Методы и средства электробезопасности. Московский государственный университет печати. Контрольные вопросы и задачи
Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту от опасного воздействия тока, электрической дуги и статического электричества.
Опасность поражения электрическим током отличается тем, что она является скрытой, т.е. человек не в состоянии обнаружить органами чувств наличие напряжения. Воздействие электрического тока способно вызвать различные формы нарушения жизнедеятельности, которые могут быть связаны с электротравмами и электрическим ударом.
Электротравма может быть вызвана воздействием электрического тока или электрической дуги. Основные виды электротравм:
1. электрические ожоги
2. металлизация кожи
3. электроофтальмия
4. механические повреждения
Электрические ожоги возникают при протекании сильных токов через кожные покровы. При этом пораженный участок со временем отмирает и долго не заживает.
Металлизация кожи - проникновение в верхние слои кожи частичек расплавленного металла, образующегося при коротком замыкании.
Электроофтальмия - поражение глаз УФ-лучами от электрической дуги.
Механические повреждения возникают при судорожных сокращениях мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате этого происходят переломы костей, разрывы мышц, сухожилий, сосудов.
Электрический удар - поражение ЦНС, которое по тяжести разделяют на четыре степени:
1 судорожное сокращение мышц без потери сознания.
2. судорожное сокращение мышц с потерей сознания.
3. потеря сознания с нарушением функции дыхания и сердечной деятельности (фибрилляция или остановка сердца).
4. Клиническая смерть - наступает с момента остановки сердца до начала гибели клеток коры головного мозга (длиться около 6 минут).
2. Исход поражения электрическим током человека
Исход поражения электрическим током зависти от силы, продолжительности и пути протекания тока через тело человека. При этом имеет значение частота и род тока (постоянный или переменный).
Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 50 до 1000 Гц. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают поражающего воздействия, но опасны термическим действием.
Установлены следующие пороговые величины тока:
1. Порог ощутимого тока: наименьшая ощутимая сила тока 0,5 - 0,15 мА.
2. Порог неотпуекающего тока - наименьшая величина тока, при которой человек уже не может самостоятельно освободится из электрической цепи - 10-15 мА.
3. Порог фибрилляционного тока (фибрилляция - хаотичные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце выполняет большую работу, но не создает тока крови, в результате чего кровообращение прекращается) - 50-80 мА.
4. Смертельная сила тока 90-100 мА - прекращение дыхания и остановка сердца при длительности воздействия 3 сек. и более.
Значение силы тока, протекающего через тело человека зависит от электрического сопротивления всех элементов цепи, по которой проходит ток, в т.ч. и от сопротивления тела человека.
Сопротивление тела человека - величина непостоянная и складывается из активной составляющей (сопротивления наружного слоя кожи - эпидермы с толщиной 0,2 мм - 40 - 100 кОм) и реактивной (сопротивления внутренних тканей - 0,8 - 1 кОм). Сопротивление тела человека меняется в широких пределах и зависит от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, наличие повреждений). Сопротивление цепи при воздействии тока на человека зависти также от плотности и площади контакта. При расчетах используется минимально возможное значение сопротивления тела человека, равное 1000 Ом.
Исход поражения зависит от пути прохождения тока через тело человека. Это не обязательно кратчайший путь, т.к. ткани значительно отличаются по удельному сопротивлению (костная, мышечная, жировая). Наиболее уязвимыми являются участки тела, где плотно сосредоточены нервные окончания: тыльная часть кисти рук, шея, виски. Электрический контакт в этих местах приводит смертельному исходу даже при очень малых величинах тока. Наиболее опасно прохождение тока через головной и спинной мозг, сердце и легкие. Важным фактором является продолжительность воздействия тока на организм человека. При длительном воздействии тока на организм человека сопротивление тела понижается, а ток вырастает до величины, способной вызвать остановку дыхания и фибрилляцию сердца. В цикле работы сердца, равном примерно 1 с, имеется фаза расслабления сердечной мышцы, составляющая 0,1 с (фаза Т), в этой фазе сердце наиболее уязвимо. На исход поражения током оказывает большое влияние психофизиологическое состояние человека, индивидуальные особенности его организма.
3. Действие электрического тока на животных.
В животноводстве возможно поражение электрическим током животных. Установлено, что поражающее воздействие тока тем ниже, чем больше живая масса животного. Однако сопротивление тела крупных животных обычно ниже, чем у человека, поэтому при одном и том же напряжении через тело животного проходит больший ток.
Сопротивление тела крупного рогатого скота между передними и задними ногами составляет в среднем 400- 600 Ом, а при падении животного уменьшается до 50-100 Ом в зависимости от влажности шерсти.
Ток, не вызывающий падение животного, при воздействии 30 с составляет 50 мА, не вызывает беспокойства при длительном воздействии - 7,5 мА, не влияет на молокоотдачу (при действии через вымя) ток 4 мА.
4. Схемы возможного включения человека в электрическую сеть.
Вероятность и степень опасности поражения электротоком зависит от того, каким образом произошло включение человека в электрическую сеть. Включение может быть 1-фазным и 2-фазным. Однофазное включение возникает при соприкосновении человека с токоведущими частями одной из фаз электроустановки, находящейся под напряжением. Мера опасности поражения в этом случае зависит от того, имеется ли на установке заземленная нейтраль или она изолирована.
При однофазном прикосновении человека к 3-фазной электрической сети с заземленной нейтралью, человек попадает под напряжение, величина протекающего через тело тока определяется по формуле:
1= __УФ__ = __Ц,
где: 1]ф - напряжение одной фазы (220 В) Ц, - напряжение между двумя фазами л"31Лф. Кобщ- общее сопротивление = К.тыв + К„6уви + К„ола + Кземп„
При однофазном прикосновении человека к сети с изолированной нейтралью человек подвергается воздействию линейного напряжения Ь"л. Ток проходит от места контакта через тело человека и изоляцию к другим фазам.
Величину 1ф определяют по формуле:
ь= ______ Ц>__
ф Кобщ+(Киз/^)
К.и, - сопротивление изоляции, Ом.
Двухфазное включение - это одновременное присоединение человека к различным фазам, при этом человек попадает под полное линейное напряжение. Во всех этих случаях включения человека в электрическую сеть, находящуюся под промышленным напряжением 220/380 В, величина тока, проходящего через тело человека, будет значительно выше пороговых значений.
5. Шаговое напряжение
Опасность поражения электрическим током может возникнуть в зоне растекания тока в земле, что происходит при обрыве провода и его замыкании на землю. Это происходит также при срабатывании защитного заземления и системы молниезащиты во время грозы.
При попадании человека в зону растекания тока он оказывается под шаговым напряжением.
Ц» = ^г - VI
где ТЛ2 и III - потенциалы точек на поверхности земли, которые касаются ноги человека.
Максимальное напряжение возникает в точке касания провода, оно снижает по мере удаления по уравнению гиперболы. На расстоянии 1 м от точки касания оно составляет 0,5 -0,7 Ц^., а на расстоянии 20 м приближается к 0. Величина шагового напряжения зависит также от потенциала на оборванном проводе, сопротивления земли и длины шага. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами (лучше прыжками). Возникающее в этом случае напряжение считается допустимым, если оно не превышает 40 В. Особенно опасно шаговое напряжение для крупных животных, у которых расстояние между передними и задними ногами больше длины шага человека и достигает значительных величин.
6. Классификация электроустановок и помещений по степени
электроопасности.
Все электроустановки классифицируются по значению рабочего напряжения. Правила безопасности устанавливают 2 группы электроустановок - с напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Применяемый термин «малое напряжение» соответствует номинальному напряжению 12, 24, 36, 42 В.
Опасность поражения электрическим током во многом зависит от среды, в которой эксплуатируются электроустановки. Влажная и запыленная среда уменьшает электрическое сопротивление изоляции и тела человека.
Все помещения по электроопасности подразделяются на 3 класса:
1. Помещения особо опасные - с относительной влажностью, близкой к 100%, химически активной средой и наличием двух и более факторов, создающих повышенную опасность (наличие токопроводящей пыли, токопрово-дящих полов, токопроводящих стен и потолков, с повышенной температурой и со значительным заполнением металлическими предметами, соединенными с землей). Сюда относятся большая часть производственных цехов, а также металлические гаражи, бани, подвалы, склады.
2. Помещения с повышенной опасностью - с относительной влажностью свыше 75%, а также наличием одного фактора, создающего повышенную опасность.
3. Помещения без повышенной опасности - сухие, нежаркие, без то
копроводящей пыли, с изолирующими полами. К ним относятся цыплятники,
инкубаторы, подсобные помещения для обслуживающего персонала.
7. Мероприятия по защите от поражения электрическим током
Безопасность электроустановок обеспечивается следующими мерами защиты:
1. надежной изоляцией
2. недоступностью токоведущих частей
3. защитным заземлением
4. защитным занулением
5. выравниванием потенциалов
6. автоматическим отключением
7. предупредительной сигнализацией, надписями и плакатами.
1. Электрическая изоляция выполняется из диэлектриков -резины и полимерных материалов. Повреждение изоляции является основной причиной поражения электрическим током. Для проверки надежности изоляции используется прибор мегомметр. Проверка электрического сопротивления изоляции должна проводится не реже 1 раза в год в помещениях без повышенной опасности, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - не реже двух раз в год. Если сопротивление изоляции снижается на 50% от первоначальной величины, необходима ее замена.
Изоляция силовой и осветительной электропроводки считается достаточной, если ее сопротивление между проводом каждой фазы и землей или между разными фазами составляет не менее 0,5 МОм.
1. Недоступность токоведущих частей обеспечивается установкой защитного ограждения в виде шкафов, кожухов, ящиков из металла. Для этой цели может применяться также различного вида блокировки, которые обеспечивают автоматическое снятие напряжения со всех элементов электроустановки при ошибочных действиях оператора.
2. Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления состоит в устранении опасности поражения электрическим током при появлении случайного напряжения на деталях электрооборудования в момент замыкания на корпус токоведущих частей. Защитное заземление снижает напряжение прикосновения и шага до безопасных значений, что обеспечивается меньшим значением электрического сопротивления.
3. Защитное зануление применяется в 3-фазных 4-проводных сетях с заземленной нейгралью. Оно заключается в преднамеренном электрическом соединении нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением с нулевым проводом. При этом в случае пробоя на корпус, т.е. замыкании между фазным и нулевым проводом протекающие большие токи выводят из строя плавкие предохранители или вызывают срабатывание автоматов, отключающих электроустановку
4. Выравнивание потенциалов применяется в помещениях с повышенной электроопасностью для снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение человека или животного. По мере удаления от заземленных частей потенциал поверхности земли будет уменьшаться, опасность поражения будет возрастать, с целью снижения этой опасности металлические детали (стойла, транспортеры, трубопроводы) соединяются со стальной полосой, уложенной по полу.
5. Автоматическое отключение - быстродействующая релейная защита, обеспечивающая отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током. Она применяется в первую очередь в передвижных электроустановках, где трудно обеспечить защитное заземление.
6. Предупредительная сигнализация - мигающие или постоянно горящие лампочки, сигнализирующие о наличии на установке или в сети электрического тока. Это также предупредительные знаки: «Осторожно! Электрический ток!», таблички-указатели с надписями: «Не включать - работают лю-ди!>>, «Опасно - высокое напряжение!», «Не влезай- убьет!»
8. Изолируюгпие защитные средства
Изо тирующие защитные средства обеспечивают электрическую изоляцию человека от токоведущих частей или заземленных частей электрооборудования и от земли. Они делятся на основные и дополнительные.
Основные - выдерживают рабочее напряжение электроустановок, при помощи них можно касаться токоведущих частей оборудования без опасности поражения. К ним относят диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, инструмент с изолированными рукоятками.
Дополнительные - обладают недостаточной изоляцией, поэтому не могут обеспечить безопасность работающего. Их применяют в сочетании с основным средствами. Сюда относятся диэлектрические галоши, боты, коврики, изолирующие подставки.
9. Молниезащита.
Молния - разряд атмосферного электричества. Каждому разряду предшествует процесс разделения и накопления электрических зарядов в грозовых облаках. В грозовом облаке накапливается заряд, который индуцирует на поверхности земли противоположный заряд. Разряд начинается от облака, снизу от земли развивается встречный разряд. Грозовой разряд может проявиться в виде прямого удара, а также электрической или электромагнитной индукции или в виде накопления потенциала на металлических конструкциях. Наиболее опасен прямой разряд, т.к. в канале разряда протекают токи 200 - 500 кА и развиваются температуры до 30000°С. Это может быть причиной пожаров, взрывов и поражений людей и животных.
Молниезащита - система защитных мероприятий, предназначенных для обеспечения безопасности людей и животных, сохранности зданий и сооружений от поражения атмосферным электричеством. Для этой цели используются защитные молниеотводы, которые принимают на себя электрические заряды и отводят их в землю. Молниеотводы бывают стержневые (одинарные и двойные) и тросовые (многотросовые).
Молниеотвод состоит из 3-х частей: молниеприемника, токоотвода и за-землителя. Одностержневой молниеотвод образует защитную зону, представляющую собой двойной конус, образованный ломаной линией, которая охватывает пространство, не поражаемое молнией.
Заземлители должны быть установлены на расстоянии не менее чем в 5 м от пешеходных дорожек, тротуаров и других мест, где возможно пребывание людей и животных во избежание их поражения шаговым напряжением
10. Первая помощь при поражении электрическим током.
При поражении электрическим током необходимо срочно освободить пострадавшего от контакта с токоведущими частями. Если невозможно быстро отключить источник напряжения, необходимо оттащить пострадавшего, используя изолирующие защитные средства. При напряжении до 400 В можно использовать для этого любые не проводящие ток предметы - полиэтиленовый пакет, сухую ткань, сухую доску. Если пострадавший судорожно сжал провод и оторвать его невозможно, следует отделить пострадавшего не от провода, а от земли, подсунув под тело сухую доску. В некоторых случаях быстрее можно перерубить провода топором, лопатой или перекусить кусачками с изолированными ручками, что нужно делать по одному во избежание короткого замыкания.
При поражении электрическим током напряжением свыше 1000 В применять подручные средства нельзя, чтобы оттащить пострадавшего необходимо использовать изолирующие защитные средства (изолирующие штанги, клещи, диэлектрические боты или коврики). Можно также вызвать автоматическое отключение электроустановки, устроив в ней короткое замыкание на безопасном расстоянии от пострадавшего. Для этого можно набросить заземленный оголенный провод па 2 или 3 фазы. При этом нельзя находится на расстоянии ближе 3 м от заземления.
Если пострадавший потерял сознание, но дышит и у него прощупывается пульс, его надо уложить, расстегнуть ворот и пояс, дать понюхать нашатырный спирт, обрызгать лицо водой. Нужно срочно вызвать врача. Когда пострадавший придет в себя, ему следует дать выпить 15-20 капель валерианы. Пострадавшему не следует много двигаться, продолжать работу, несмотря на удовлетворительное самочувствие во избежание последующих осложнений.
Если у пострадавшего отсутствует дыхание и сердечная деятельность, необходимо немедленно вызвать «скорую» и приступать к сердечно-неточной реанимации. Чем раньше она начата, тем выше шансов на выживание у пострадавшего.
5. Электробезопасность
По определению ГОСТ 12.1.009-76: "Электробезопасность − система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опас-ного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества".
Из всей совокупности ОВПФ наиболее травмирующим фактором является электрический ток.
В Российской Федерации ежегодно от электрического тока погибает ~ 2500 человек, откуда риск индиви-дуальной смерти от тока получается равным: 2500/145∙10 6 ≈ 16∙10 -6 , что втрое больше, чем в среднем на Земле (5∙10 -6). Доля электротравм среди всей совокупности несчастных слу-чаев на производстве составляла в России в 80-ые годы прошлого века 11.8% (каждая десятая травма на производстве свя-зана электрическим током).
С момента промышленного использования электри-ческой энергии пристальное внимание было направлено на специфику проявления электри-ческого тока, не обнаруживаемого без непосредственного кон-такта с токоведущей частью, находящейся под напряжением, и тяжесть его воздействия на человека. Многочисленные исследования и инженерно-технические разработки привели в настоящее время к созданию надеж-ной системы защитных мер от поражения током.
^
5.1. Электрический ток
Действие тока на человека.
Ток оказывает термическое, электролитическое и биоло-гическое действие.
По видам поражения воздействие подраз-деляется на:
- электротравмы - местное поражение тканей (ожоги, элек-трические знаки, металлизация кожи);
-электроудары - воздействие тока на весь организм.
По степени воздействия различают:
I степень - судорожные сокращения мышц без потери соз-нания;
II степень - судорожные сокращения мышц, потеря созна-ния;
III степень - потеря сознания, нарушение сердечной и/или дыхательной деятельности;
IV степень - клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
^ Факторы , определяющие исход поражения электрическим током:
1.Значение тока I (основной поражающий фактор). Смер-тельным для человека значением тока промышленной часто-ты 50 Гц считается ток
При этом токе вероятность смертельного исхода наступа-ет для 5% людей.
Выделяют три характерных значения тока промышленной частоты при его протекании через человека:
пороговый ощутимый 0,6-1,5 мА, при котором появля-ются первые ощущения;
пороговый неотпускающий 10-15 мА, при котором че-ловек не может оторваться от токоведущей части под напря-жением (из-за судорог мышц);
пороговый фибрилляционный 100 мА, при котором воз-никают хаотические сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате чего наступает смерть.
2. Напряжение прикосновения U пр, которое, согласно ГОСТ 12.1.009-76, представляет напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Напряжение прикосновения, а также электрическое сопро-тивление тела человека существенно влияют на исход пора-жения, так как определяют значение тока, проходящего че-рез тело человека, согласно закону Ома:
U пр = I h ∙R h
В аварийном режиме предельно допустимым напряжени-ем является 20В (при длительности воздействия более 1 с.).
3. Сопротивление тела человека R h . Оно определяется в основном сопротивлением кожи. Сопротивление R h , колеблет-ся у разных людей от 3 кОм до 100 кОм. Согласно ГОСТ 12.1.038-82, в нормальном режиме R h принимается равным 6,7 кОм. В аварийном режиме при расчетах принимается обычно равным 1000 Ом.
4. Длительность воздействия t. Предельно допустимый ток, который может воздейство-вать на человека без особых последствий в интервале време-ни t = 0,2 − 1с, определяется согласно ГОСТ 12.1.038-82 из вы-ражения: I ≈ 50/t, мА. Вероятность тяжелого исхода возрастает при I менее 0,2с, что связано с особенностями кардиоцикла. Поэтому время срабатывания быстродействующей защиты ориентируется на этот промежуток времени.
5. ^ Путь тока через тело человека (петля тока). Наиболее опасна петля тока по пути рука-рука, так как проходит через жизненно важные органы, наименее - нога-нога.
6. Род тока . Постоянный ток менее опасен, чем переменный, что вид-но по значениям пороговых токов, но это справедливо для напряжений менее 250-ЗООВ. Выпрямленный ток из-за нали-чия гармоник опаснее постоянного тока от аккумулятора.
7. ^ Частота тока f. Наиболее опасным является ток с частотой 20-100 Гц. При частотах меньше 20 или больше 100 Гц опасность поражения несколько уменьшается. Ток частотой более 500 кГц являет-ся неопасным с точки зрения электрического удара, но мо-жет вызвать ожоги. В принципе, можно считать, что опас-ность электрического тока в зависимости от частоты умень-шается обратно пропорционально .
8. ^ Контакт в точках акупунктуры . На теле имеются особые точки (точки акупунктуры), куда подходят нервные окончания, в результате чего сопротивле-ние в этих местах резко (на два порядка) снижается по срав-нению с соседними участками. Поэтому подвод тока к точкам акупунктуры резко увеличивает вероятность неблагопри-ятного исхода.
9. ^ Фактор внимания . Известно, что кровообращение центральной нервной системы под влиянием напряженного внимания уси-ливается. Это вызывает повышенное потребление кисло-рода, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа элек-тронов в процессах биохимических реакций обмена веществ. Усиленный поток электронов сложнее нарушить импульсом тока. Значит, биосистему автоматического регулирования при усиленном кровообращении нервной системы расстроить сложнее. Сосредоточенный, внимательный к опасности че-ловек менее подвержен воздействию тока.
10. ^ Индивидуальные свойства человека (состояние здоро-вья, масса и пол человека и др.).
11. Условия внешней среды . По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выде-ляют 3 класса помещений по опасности поражения электри-ческим током:
1 − без повышенной опасности (без признаков повышен-ной и особой опасности);
2 − повышенной опасностью (температура воздуха бо-лее 35"С, относительная влажность более 75%, наличие в воз-духе токопроводящей пыли, токопроводящий пол, возмож-ность одновременного прикосновения к заземленному объек-ту и к корпусу электроустановки);
3 − особо опасные (влажность около 100%, химически ак-тивная среда в воздухе помещения, наличие двух и более при-знаков повышенной опасности).
12. ^ Схема включения человека в цепь тока. Наиболее опасно двухфазное прикосновение, при котором человек касается проводов двух разных фаз (в трехфазной сети), и исход поражения (часто смертельный при напряже-нии 380В) не зависит от режима нейтрали сети.
Наименее опасно однофазное прикосновение к сети с изо-лированной нейтралью. Даже при токопроводящем основа-нии человек теоретически избежит неблагоприятного исхода.
^ Причины поражения электрическим током:
− случайное прикосновение;
− появление напряжения на корпусе электрооборудования;
− появление напряжения на отключенных токоведущих частях;
− напряжение шага.
^ Основные нормативные документы:
Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
Правила эксплуатации (ПЭ) электроустановок потребите-лей и Правила техники безопасности (ПТБ) при эксплуата-ции электроустановок потребителей;
ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ. Электробезопасность. Термины и оп-ределения;
ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84) ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.
ГОСТ 12.2.007.0-14-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Об-щие требования безопасности;
ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электриче-ские;
ГОСТ 12.3.032-84 ССБТ. Работы электромонтажные;
ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.
ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования.
Средства защиты.
При разработке средств защиты от опасности поражения электрическим током реализованы следующие принципы обеспечения безопасности:
− снижения опасности (изоляция; применение малых на-пряжений);
− ликвидации опасности (защитное отключение);
− блокировки (оградительные устройства);
− информации (сигнализация, знаки безопасности, пла-каты);
− слабого звена (защитное заземление).
Средства коллективной защиты от электрического тока:
1. Защитное заземление.
2. Зануление.
3. Защитное отключение.
4. Применение малых напряжений.
5. Изоляция.
6. Оградительные устройства.
7. Сигнализация, блокировка, знаки безопасности, плака-ты.
Кроме перечисленных СКЗ, применяются СИЗ (инструмен-ты с изолированными рукоятками, коврики, токоизмерительные клещи и т.п.).
^ Защитное заземление − преднамеренное соединение с зем-лей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих час-тей оборудования, не находящихся под напряжением в обыч-ных условиях, но которые могут оказаться над напряжением в результате повреждения изоляции электроустановки.
^ Принцип действия защитного заземления − снижение до безо-пасных значений напряжений прикосновения и шага, обуслов-ленных "замыканием на корпус".
^ Область применения − трехфазные трехпроводные сети на-пряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали. Принципиальная схема защит-ного заземления приведена на рис. 1.
а) 
б) 
Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления.
а) защитное заземление в сети с изолированной нейтралью до 1000В;
б) защитное заземление в сети с заземленной нейтралью выше 1000В.
1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления;
r з, r о, - сопротивления соответственно защитного и рабо-чего заземлений.
Заземление или зануление электроустановок является обя-зательным в помещениях без повышенной опасности пора-жения током при переменном напряжении 380В и выше, по-стоянном напряжении − 440В и выше. В помещениях с повы-шенной опасностью и особо опасных необходимо заземлять или занулять установки, начиная с 42В переменного и 110В постоянного напряжения.
Во взрывоопасных помещениях заземление или зануление установок обязательно независимо от напряжения сети.
Сопротивление заземления электроустановок должно быть не более 8; 4; 2 Ом для трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением 220; 380; 660В соответственно. В ста-ционарных сетях до 1000В с изолированной нейтралью со-противление заземления должно быть не более 10 Ом (в со-четании с контролем сопротивления изоляции).
Занулением называется присоединение к неоднократно за-земленному нулевому проводу питающей сети корпусов и дру-гих конструктивных металлических частей электрооборудо-вания, которые нормально не находятся под напряжением, но вследствие повреждения изоляции могут оказаться под напряжением.
Принципиальная схема зануления приведена на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема защитного зануления.
1 – корпус; 2 − аппараты для защиты от токов короткого замыкания (предохра-нители);
Ro − сопротивление зазем-ления нейтрали сети; Rn − сопротивление пов-торного заземления нулевого провода; I − ток короткого замы-кания.
Принцип действия зануления − превращение пробоя на кор-пус в короткое однофазное замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить автоматически поврежденную установку из сети.
^ Область применения − трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью.
Первая помощь при поражении электрическим током долж-на оказываться немедленно (в течение первой минуты). Не-обходимо определить, что произошло, освободить (при необ-ходимости) пострадавшего от поражающего действия элек-трического тока; установить наличие дыхания, пульса, шока; организовать вызов скорой помощи; при необходимости, про-водить реанимационные мероприятия: искусственное дыха-ние, непрямой массаж сердца.
^
5.2. Статическое электричество
Статическое электричество − совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. Протекание различных технологических процессов, таких, как измельчение, распыление, фильтрование и другие, сопровождается электризацией материалов и оборудования, причем возникающий на них электрический потенциал достигает значений тысяч и десятка тысяч вольт.
^ Опасность воздействия статического электричества проявляется в искровых разря-дах, которые могут явиться причиной воспламенения горю-чих веществ и взрывов, а также отрицательного воздействия на организм человека (слабые толчки, умеренный или силь-ный укол).
Статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавать помехи в электронных приборах автоматики.
В производственных условиях накопление зарядов стати-ческого электричества происходит в следующих случаях:
1. При наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, бензола, бензина, спирта) в незаземленные резервуа-ры.
2. Во время протекания жидкостей по трубам, изолиро-ванным от земли.
3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов.
4. Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистер-нах и бочках,
5. При фильтрации через пористые перегородки или сет-ки.
6. При движении пылевоздушных смесей в незаземленных трубах и аппаратах.
7. В процессе перемешивания веществ в смесителях.
8. При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную.
9. В ременных передачах во время трения ремней о шки-вы.
Основные методы защиты от статического электричества реализуют принцип слабого звена. Для предотвращения на-копления зарядов предусматривают:
защитное заземление;
добавки к обрабатываемым материалам антистатиков;
увеличение относительной влажности воздуха до 70%;
для людей - применение СИЗ (токопроводящей обуви, перил, поручней).
5.3. Молниезащита
Опасность поражения молнией заключается в прямом уда-ре и во вторичном проявлении молнии вследствие электро-статической и электромагнитной индукции. Сила тока в мол-нии − до 200000 А; температура канала − 6000 − 10000 о С. Наи-более подвержены поражению высокие объекты (трубы, мачты, ЛЭП).Нормативный документ, в соответствии, с которым опре-деляются мероприятия по защите от молний, − СН 305-77, а также "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21 122-87.
Молниезащитой называется комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, со-хранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загорании и разрушений, вызванных электрическим, тепловым или механическим воздействием молнии.
Физическая сущность молниезащиты заключается в на-правлении потока электричества по специальному провод-нику − молниеотводу от защищаемого объекта в землю для дальнейшего растекания тока.
Зона защиты молниеотвода − это часть пространства, внут-ри которого здание или сооружение защищено от прямых уда-ров молнии с определенной степенью надежности (зона за-щиты А − 99,5%; Б − 95% и выше).
Зона защиты одиночного молниеотвода представлена на рис.3.
Рис. 3. Зона защиты единичного стержневого молниеотвода:
1 - граница зоны защиты на уровне высоты объекта; 2 - то же, на уровне земли; h - высота молниеотвода; h 0 - высота конуса защиты; h x - высота защищаемого объекта; r x - радиус зоны защиты на уровне высоты объекта; r 0 - радиус зоны зашиты объекта на уровне земли. Зона защиты для данного молниеотвода представляет собой конус высотой h 0 с радиусом основания на земле r 0 .
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода вы-сотой h≤150 м представляет со-бой круговой конус с вершиной на высоте ho = 0,85h и с радиу-сом у основания r o ≈ 1,5h.
Радиус круга защиты r x на высоте защищаемого сооруже-ния:
R x = (1,1 − 0,002h)(h − h x /0,85).
Существуют также зависимости, позволяющие, задаваясь размерами защищаемого объекта (h x и r x), определить величину h. Эта зависимость для зоны Б имеет вид:
H =(r x +1,63 h x)/1,5.
Для молниеотводов других типов зависимости иные.
Кроме одиночного молниеотвода, существуют двойные и многократные стержневые молниеотводы, а также одиночные и двойные тросовые молниеотводы, которые применяются для протяжен-ных защищаемых объектов.
Классификация технических способов и средств защиты от поражения электрическим током установлена ГОСТом 12.1.019-79 (Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты). Эти способы и средства следующие:
1. Применение малого напряжения. Малое напряжение (не более 42 В) применяют, например, для питания ручных переносных ламп и светильников местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также для питания ручных электрифицированных машин в особо опасных помещениях . При особо неблагоприятных условиях (сырые участки траншей, колодцы и т.п.) для питания ручных переносных ламп применяют напряжение 12 В.
2. Электрическая изоляция токоведущих частей. С течением времени в условиях химически активной среды или в других неблагоприятных условиях эксплуатации электроизоляционные свойства изоляции снижаются, поэтому сопротивление ее нужно периодически контролировать. В случае повреждения рабочей изоляции устраивают дополнительную изоляцию токоведущих частей.
3. Оградительные устройства . Это устройства, предотвращающие прикосновение или приближение на опасные расстояния к токоведущим частям в случаях, когда провода или токоведущие части оборудования не могут иметь изоляции (например, троллейные провода).
4. Предупредительная сигнализация. Звуковой сигнал и красный свет лампы предупреждают о появлении опасности, например, напряжения в электроустановках; зеленый свет оповещает о снятии этого напряжения.
5. Блокировка. Блокирующие устройства защищают от электротравматизма путем автоматического разрыва электрической цепи перед тем, как работающий может оказаться под напряжением.
6. Знаки безопасности . Знаки безопасности (плакаты) подразделяют на:
предупреждающие : «Стой! Опасно для жизни!», «Осторожно! Электрическое напряжение»;
указательные : «Заземлено»;
запрещающие : «Не включать – работают люди», «Опасное электрическое поле. Без средств защиты проход запрещен»;
предписывающие : «Работать здесь», «Проход здесь».
7. Средства защиты и предохранительные приспособления. Они предназначены для защиты персонала от электротравм при работе на электроустановках. Средства защиты подразделяют на:
а) ограждающие (щиты, временные переносные заземлители);
б) изолирующие (диэлектрические отвертки, изолирующие клещи);
в) вспомогательные (очки).
Предохранительные приспособления – это предохранительные пояса, лестницы и т.д.
8. Выравнивание потенциалов. Это метод снижения напряжение прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым может одновременно прикасаться или на которых может одновременно стоять человек. Практически для выравнивания потенциалов устраивают контурное заземление, т.е. располагают заземлители по контуру вокруг заземленного оборудования.
9. Электрическое разделение сетей. Это разделение сетей на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора.
10 Защитное заземление . Это устранение опасности поражения человека током в случае прикосновения его к нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.
11. Зануление . Это превращение замыкания на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает токовая защита и отключает поврежденный участок.
12. Защитное отключение . Это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
Повышение электробезопасности в установках достигается применением систем защитного заземления, зануления, защитного отключения и других средств и методов защиты, в том числе знаков безопасности и предупредительных плакатов и надписей. В системах местного освещения, в ручном электрофицированном инструменте и в некоторых случаях применяют пониженное напряжение.
Поскольку состояние окружающей среды (температура, влажность, наличие пыли, паров кислот и щелочей и т.п.) влияет на сопротивление тела человека и сопротивление изоляции, то согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) все помещения по опасности поражения электрическим током делятся на три категории.
- 1. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих факторов (признаков): сырости, когда относительная влажность превышает 75%; высокой температуры воздуха, превышающей 35 °С; токопроводящей пыли; токопроводящих полов; возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.
- 2. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из трех условий: особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100%; химически активной среды, когда содержащиеся пары или образующиеся отложения действуют разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования; двух и более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.
- 3. Помещения без повышенной опасности, характеризующиеся отсутствием признаков повышенной и особой опасности.
Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (рис. 6.5). При этом все металлические нетоковедущие части электроустановок 1 соединяются с землей с помощью заземляющих проводников 2 и заземлителя 3.
Рис. 6.5.
/с3 - сопротивление заземляющего устройства; Д(| - сопротивление тела человека; /?|, /?2 - сопротивление каждой из фаз; /ч - электрический ток, проходящий через тело человека
Заземлитель - это проводник или совокупность металлически соединенных проводников, находящихся в соприкосновении с землей или ее эквивалентом. Заземлители бывают искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные - находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.
Для заземления оборудования в первую очередь используют естественные заземлители: железобетонные фундаменты, а также расположенные в земле металлические конструкции зданий и сооружений.
Защитное заземление применяют в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением свыше 19 000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.
С помощью защитного заземления уменьшается напряжение па корпусе относительно земли до безопасного значения, следовательно, уменьшается и сила тока, протекающего через тело человека. На схеме защитного заземления (см. рис. 6.5) показано, что напряжение, приложенное к телу человека в случае прикосновения к оборудованию, можно снизить, уменьшая сопротивление заземляющего устройства. Согласно ПЭУ сопротивление заземления в электроустановках до 1000 В не должно превышать 4 Ом.
Защитное зануление так же, как и защитное заземление, предназначено для устранения опасности поражения электрическим током при замыкании на корпус электроустановок. Защитное зануление осуществляется присоединением корпуса и других конструктивных нетоковедущих частей электроустановок к неоднократному заземленному нулевому проводу (рис. 6.6).
Защитное зануление превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и пулевым проводами и способствует протеканию тока большой силы через устройства защиты среды, а в конечном итоге быстрому отключению поврежденного оборудования от сети. Из приведенной схемы (см. рис. 6.6) очевидно, что при замыкании на корпус фаза окажется соединенной накоротко с нулевым проводом, вследствие чего через защиту (плавкий предохранитель или автомат) потечет ток короткого замыкания, который и вызовет перегорание предохранителя или отключение автомата. Чтобы защита быстро срабатывала, ток короткого замыкания дол
Рис. 6.6.
й(і - сопротивление заземления нейтрали источника тока; /?" - сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; /к - ток короткого замыкания
жен быть достаточно большим. Правила требуют, чтобы ток короткого замыкания был в три раза больше номинального тока плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического отключения. Это требование выполняется, если нулевой провод имеет проводимость не менее 50% проводимости фазного провода. В качестве нулевых проводов можно использовать стальные полосы, металлические оплетки кабелей, металлоконструкции зданий, подкрановые пути и др.
Системы защитного отключения - это специальные электрические устройства, предназначенные для отключения электроустановок в случае появления опасности пробоя на корпус. Так как основной причиной замыкания па корпус токоведущих частей оборудования является нарушение изоляции, то системы защитного отключения осуществляют постоянный контроль за сопротивлением изоляции или токами утечки между токоведущими и нетоковедущими деталями конструкции оборудования. При достижении опасного уровня оборудование отключается до того момента, когда произойдет пробой на корпус и появится реальная опасность поражения электрическим током.
Повышение электробезопасности достигается также путем применения изолирующих, ограждающих, предохранительных и сигнализирующих средств защиты.
Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные. Основные изолирующие электрозащитные средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, и работать на этих частях. К таким средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В - диэлектрические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими рукоятками и указатели напряжения до 1000 В (ранее назывались токоискателями); в электроустановках напряжением выше 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, а также указатели напряжения выше 1000 В.
Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защищать человека от поражения током. Их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. К дополнительным изолирующим средствам относятся: в электроустановках напряжением до 1000 В - диэлектрические галоши, коврики и изолирующие подставки; в электроустановках напряжением выше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.
Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки).
Сигнализирующие средства включают запрещающие и предупреждающие знаки безопасности, а также плакаты: запрещающие, предостерегающие, разрешающие, напоминающие. Чаще всего используется предупреждающий знак "Проход запрещен".
Предохранительные средства защиты предназначены для индивидуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий. К ним относят: защитные очки, противогазы, специальные рукавицы и т.п.
