Методы и средства электробезопасности. Методы и средства обеспечения электробезопасности. Средства защиты от поражения электрическим током

Как направление научных исследований и инженерных разработок электробезопасность начало во второй половине XIX в., Когда быстро внедрялась электрическая энергия в различных сферах жизнедеятельности общества.

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, защищающих людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Сначала электрический ток как фактор опасности не рассматривали. В 1862 г.. Было описан случай смертельного поражения человека при случайном прикосновении к токоведущим частям в сети постоянного тока. Впоследствии несчастные случаи участились.

Некоторые исследователи считают, что к гибели человека приводят достаточно большие токи, другие утверждают, что смерть возможна при поражений незначительным током. Статистические данные свидетельствуют о разнообразные реакции человека на действие электрического тока и особую чувствительность к малым токам.

Действие электрического тока вызывает электрические травмы. их условно подразделяют на:

1) местные - четко очерченные местные нарушения целостности тканей тела, в т. Ч. Костной ткани под влиянием электрического удара или электрической дуги. Чаще всего это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, иногда других мягких тканей, а также связок и костей;

2) общие (электрические удары), поражающие весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.

При контакте с электрическим током все эти виды действуют одновременно, но последствия бывают разными в зависимости от обстоятельств. Неосторожное обращение с электрическим током в промышленности приводит к таким травмам: 20% - местные электротравмы, 25% - электрические удары, 55% - смешанные травмы (одновременно местные электротравмы и электрические удары). Более 85% смертельных поражений электрическим током обусловленные электрическими ударами.

В зависимости от последствий поражения электрические удары разделяют на пять степеней: судорожное, едва ощутимое сокращение мышц; судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными болями, но без потери сознания; судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца; потеря сознания, нарушение сердечной деятельности или дыхания; клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Электрический удар может привести к расстройству организма (сердечно-сосудистые, нервные заболевания, ослабление памяти и внимания, общей устойчивости организма), что проявляется сразу или через несколько часов, дней, даже месяцев.

На последствиях поражения организма сказываются прохождения тока, его частота и др. (Табл. 3.3).

Таблица 3.3

Характеристика действия электрического тока на организм человека в зависимости от его вида и величины

При больших токов, даже в случае кратковременного воздействия, одновременно с остановкой сердца наступает паралич дыхания. При отключении тока дыхания, как правило, самостоятельно не восстанавливается и требуется неотложная медицинская помощь (искусственное дыхание и закрытый массаж сердца).

Основные причины несчастных случаев, связанных с действием электрического тока, можно объединить в следующие группы:

Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

Неисправность защитных средств, которыми пострадавший касался токоведущих частей;

Появление напряжения на металлических частях электрооборудования (ограждениях, карнизах) вследствие повреждения изоляции токоведущих частей электрооборудования, замыкания фазы на землю и тому подобное;

Возникновение шагового напряжения вокруг токопроводящей линии, которая касается земли, на ее поверхности или полу, где стоит человек, вследствие замыкания провода на землю или неисправности заземления.

Итак, чтобы свести к минимуму риск поражения электрическим током, перед тем, как включать электроприбор, необходимо визуально проверить шнур на наличие механических нарушений. Электроприборы должны быть надежно заземлены согласно правилам его установки. Запрещено работать с электроприборами влажными руками, оставлять их без присмотра на длительное время. После окончания работы проверяют, все ли приборы выключены. В случае неисправности немедленно вызывают электричество.

Спасение жизни человека, пораженного током, во многом зависит от скорости и правильности действий лиц, оказывающих помощь. Прежде всего нужно как можно быстрее освободить пострадавшего от действия электрического тока. Если человек не потеряла сознание, ей нужно обеспечить покой до прибытия врача. Когда пострадавший дышит редко и судорожно, но прослушивается пульс, ему делают искусственное дыхание, при отсутствии дыхания, расширение зрачков и посинение кожи - искусственное дыхание и непрямой массаж сердца. Оказывать помощь необходимо еще до прибытия врача, поскольку искусственное дыхание и массаж сердца могут вернуть пострадавших к жизни.

План лекции:

Введение.

1. Действие электрического тока на организм человека.

2. Первая помощь пострадавшему при поражении электрическим током.

3. Факторы, влияющие на степень тяжести электротравматизма.

4. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током.

5. Основные причины поражения людей электрическим током.

Введение.

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электрические установки, используемые на производстве, представляют большую потенциальную опасность. Кроме поражения людей электрическим током нарушение режима работы электроустановок может сопровождаться в отдельных случаях возникновением пожара или взрыва.

Опасность поражения людей электрическим током специфична и усугубляется еще тем, что она не может быть обнаружена органами чувств человека: зрением, слухом, обонянием.

Анализ статических данных показывает, что электротравматизм в общем балансе травматизма на производстве не высок - всего 0,5...1%. Однако по числу случаев со смертельным исходом электротравматизм занимает одно из первых мест, достигая в отдельных отраслях 30...40%. При этом до 80% случаев со смертельным исходом приходится на электроустановки напряжением 127...380 В.

Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ) все электроустановки по напряжению разделяют на 2 группы: установки напряжением до 1000 В, включительно и свыше 1000 В.

Наибольшее количество электротравм, приходящиеся, как правило, на установки напряжением до 1000 В, объясняется тем обстоятельством, что указанные электроустановки находят повсеместное распространение, и в большинстве случаев обслуживаются они персоналом, не имеющим специальной электрической подготовки.

Практика показывает, что в большинстве случаев при применении электрической энергии опасность возникает из-за нарушения целостности изоляции токоведущих частей. На состояние изоляции существенное влияние оказывает температура и влажность окружающей среды производственных помещений, наличие химически активной среды и ряд других факторов.

Таким образом при эксплуатации электрического оборудования, аппаратуры и приборов большое значение приобретают вопросы защиты обслуживающего персонала и других лиц от опасности поражения электрическим током.

1. Действие электрического тока на организм человека.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное действие, являющееся совокупностью термического, электролитического и биологического воздействия.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, а также в нагреве от высоких температур других органов, приводящем к серьезным функциональным расстройствам.

Электролитическое действие тока выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышцы и мышц легких.

Раздражающее действие тока на ткани живого организма, а следовательно, и обусловленные им непроизвольные судорожные сокращения мышц, может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, а в некоторых случаях – рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих тканей.

Любое из выше перечисленных воздействий может привести к электрической травме, т.е. повреждению организма, вызванному действием на него электрического тока или электрической дуги.

Электротравмы условно можно разделить на два вида: местные электротравмы и электрические удары. Примерно в 55% случаев травмы носят смешанный характер.

Под местными электротравмами понимаются четко выраженные местные нарушения целостности тканей организма. Чаще всего это поверхностные повреждения, т.е. повреждения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей. Обычно местные электротравмы излечиваются и работоспособность восстанавливается полностью или частично.

К местным электротравмам относят электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, электроофтальмию и механические повреждения.

Ожоги являются результатом теплового воздействия электрического тока в месте контакта. Ожоги составляют две трети всех электротравм, причем многие из них сопровождаются другими видами повреждений. Ожоги бывают двух видов - токовый (контактный) и дуговой.

Токовый ожог возникает при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. При этом, поскольку кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела, в ней выделяется большая часть тепла. Данное обстоятельство в полной мере подтверждается и законом Джоуля-Ленца:

Q = 0,24  J 2  R  t (1)

где Q – количество выделяющегося тепла, ккал;

J – сила тока, А;

R – сопротивление на пути движения тока (сопротивление тела человека), Ом;

t – время действия тока, сек.

Этим и объясняется, что токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью. Токовые ожоги возникают в электроустановках относительно небольшого напряжения - не выше 1...2 кВ, в большинстве случаев они сравнительно легкие и характеризуются обычно 1 или 2 степенью (покраснение кожи, образование пузырей). Иногда возникают и тяжелые ожоги 3 и 4 степеней (омертвление пораженного участка кожи, обугливание тканей).

При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга, которая и обуславливает возникновение дугового ожога. Дуговой жег является результатом воздействия на тело человека электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 С) и большой энергией. Этот ожог возникает обычно в электроустановках высокого напряжения – выше 1000 В и, как правило, носит тяжелый характер – ожоги 3-ей или 4-ой степени. Электрическая дуга может вызывать обширные ожоги тела, выгорание тканей на большую глубину, обугливание и бесследное сгорание больших участков тела. Зачастую ожоги 3-ей и 4-ой степеней тяжести заканчиваются смертельным исходом.

Электрические знаки (знаки тока или электрические метки) представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергающегося действию тока. Знаки появляются примерно у каждого пятого пострадавшего. Электрические знаки, как правило, безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.

Металлизация кожи – проникновение в ее верхние слои мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это происходит, в основном, при коротких замыканиях, при отключении разъединителей и рубильников под нагрузкой и т.п. Поврежденный участок кожи имеет шероховатую, жесткую поверхность. По цвету пораженный участок напоминает обычно цвет металла, частици которого проникают в кожный покров. Пострадавший при этом испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела, а также болевые ощущения от ожога за счет тепла занесенного в кожу металла (расплавление частицы металла имеют достаточно высокую температуру – несколько сот С).

Металлизация кожи наблюдается примерно у 10% пострадавших. В большинстве случаев одновременно с металлизацией кожи происходит жег электрической дугой, который почти всегда вызывает более тяжелые поражения.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно, например, при коротком замыкании, которое сопровождается интенсивным излучением не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия возникает довольно редко (1...2% пострадавших).

Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. Такие сокращения могут приводить к нарушению целостности кожного покрова, разрывам кровеносных сосудов, а также вывихам суставов, а порой и к переломам костей. Механические повреждения относят к разряду тяжелых травм, требующих длительного лечения. Они происходят сравнительно редко – примерно у 3% пострадавших.

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма человека проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц.

Различают четыре степени электрических ударов:

судорожные сокращения мышц без потери сознания;

судорожные сокращения мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того или другого вместе);

клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, не дышит, его сердце не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности.

При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга - через 5...6 минут. Другие органы перестают функционировать несколько позже: печень и почки через 10...20 минут; мышечная система через 20...30 минут. Если своевременно оказать помощь пострадавшему (искусственное дыхание и непрямой массаж сердца); то возможно восстановление функций организма. В противном случае процесс становится необратимым и клиническая смерть переходит в биологическую смерть.

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.

К общетехническим средствам электробезопасности относятся:

рабочая изоляция;

двойная изоляция;

недоступность токоведущих частей (применение оградительных средств – кожух, электрический шкаф и др.);

блокировки безопасности (механические, электрические);

малое напряжение. Малое напряжение, согласно стандарту – номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током (ГОСТ12.1.009-76 ССБТ. Электро-безопасность. Термины и определения). В 7-м издании ПУЭ водится понятие «сверхнизкое (малое) напряжение» (СНН) – напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Для переносных светильников – 36 В, для особоопасных помещений и вне помещений – 12 В;

меры ориентации (использование маркировок отдельных частей электрооборудования, надписи, предупредительные знаки, разноцветная изоляция, световая сигнализация).

Специальные средства защиты

Наибольшее распространение среди технических мер защиты человека в сетях до 1000 В получили:

защитное заземление;

зануление;

защитное отключение.

Средства индивидуальной защиты, используемые в электроустановках

Средства защиты, используемые в электроустановках, по своему назначению подразделяются на две категории: основные и дополнительные .

Основные электрозащитные средства – это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Дополнительные электрозащитные средства – это средства защиты, дополняющие основные средства, а также служащие для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.

Все электрозащитные средства перед эксплуатацией проходят приемо-сдаточные испытания и периодически (через 6…36 месяцев) подвергаются контрольным осмотрам и эксплуатационным электрическим испытаниям повышенным напряжением.

Классификация электрозащитных средств приведена в табл. 15.

Таблица 15

Классификация средств индивидуальной защиты, используемых в электроустановках