ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ХРАНА О Лекция № 3
Тема лекции 1. Действие электрического тока на организм человека 2. Факторы, влияющие на степень поражения человека электрическим током 3. Шаговое напряжение и напряжение прикосновения a) Классификация электроустановок и помещений по электробезопасности b) Оценка опасности поражения электротоком c) Безопасность эксплуатации электроустановок 4. Защитное заземление и зануление 5. Электрозащитные средства
Действие электрического тока на организм человека Электрический ток имеет существенные особенности, отличающие его опасность от опасности других вредных и опасных производственных факторов. Во первых, электрический ток не может дистанционно ощущаться человеком, поэтому защитная реакция организма проявляется только после его воздействия. Во вторых, электрический ток, протекая через тело человека, оказывает свое действие не только в местах контактов и на пути протекания через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность организма человека. В третьих, существует опасность получения электротравмы без непосредственного контакта с токоведущими частями – при перемещении по земле (полу) вблизи поврежденной электроустановки (в случае замыкания на землю), через электрическую дугу.
Действие электрического тока на организм человека Действие электрического тока на человека носит многообразный характер. Проходя через организм человека, электрический ток может вызывать термическое, электролитическое, биологическое, а также механическое действие. Термическое действие тока проявляется в виде ожогов отдельных участков тела, нагрева кровеносных сосудов, нервов, крови, плазмы и других органов, что вызывает их серьезные функциональные расстройства. Электролитическое действие тока характеризуется разложением крови и других органических жидкостей организма, в результате чего изменяются их состав и физико химические свойства. Биологическое действие тока проявляется в виде нарушения биологических процессов, протекающих в живом организме, что приводит к раздражению и возбуждению живых тканей организма, которые сопровождаются непроизвольными судорожными сокращениями сердечной мышцы и спазмом легких.
Действие электрического тока на организм человека Механическое действие тока проявляется в разрывах кожи, кровеносных сосудов, нервной ткани, вывихах суставов вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. Многообразие действия электрического тока на организм человека в итоге может приводить к двум видам поражения – электрическим травмам и электрическим ударам. Электрические травмы представляют собой четко выраженные внешние местные поражения тела, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Они могут быть в виде ожогов, электрических знаков, электрометаллизации кожи, механических повреждений и электроофтальмии. В большинстве случаев электротравмы излечиваются, однако при тяжелых ожогах исход поражения может быть смертельным. Электрические ожоги являются самыми распространенными электро травмами. Они бывают двух видов – токовые (контактные) и дуговые.
Действие электрического тока на организм человека Токовый ожог возникает при прохождении электрического тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью оборудования и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. По тяжести ожоги делятся на четыре степени: I – покраснение кожи; II – образование пузырей, заполненных мутноватой жидкостью; III – омертвение всей толщи кожи (обугливание); IV – обугливание тканей, подкожной клетчатки, мышц, костей. Как правило, тяжесть поражения обусловливается не только и не столько степенью ожога, сколько площадью обожженной поверхности тела. Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1 2 к. В и характеризуются I и II степенью тяжести.
Действие электрического тока на организм человека Дуговые ожоги возникают при воздействии более высоких напряжений. При этом между телом человека и токоведущей частью оборудования образуется электрическая дуга с температурой более 3500°С и большой энергией. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые – III и IV степени. Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно желтого цвета на поверхности кожи человека в месте контакта ее с токоведущими частями оборудования. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, и лечение их заканчивается благополучно. Электрометаллизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может происходить при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом. Со временем пораженная кожа сходит, участок приобретает нормальный вид, и болезненные ощущения исчезают.
Действие электрического тока на организм человека Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непроизвольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механические повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения. Электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от электроофтальмии достигается ношением защитных очков.
Действие электрического тока на организм человека Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода поражения электрические удары условно делятся на четыре степени, характеризующиеся: I – судорожным сокращением мышц, без потери сознания; II – судорожным сокращением мышц, с потерей сознания, но сохранением дыхания и работы сердца; III – потерей сознания и нарушением сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV – клинической смертью, т. е. отсутствием дыхания и кровообращения. Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.
Действие электрического тока на организм человека Прекращение работы сердца, как следствие воздействия тока на мышцу сердца, наиболее опасно. Это воздействие может быть прямым, когда ток протекает через область сердца, и рефлекторным, когда ток проходит через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция (беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца – фибрилл), что приводит к прекращению кровообращения. Прекращение дыхания может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. При длительном действии тока наступает так называемая асфиксия (удушье) – болезненное состояние в результате недостатка кислорода и избытка диоксида углерода в организме. При асфиксии последовательно утрачиваются сознание, чувствительность, рефлексы, затем прекращается дыхание и, наконец, останавливается сердце – наступает клиническая смерть.
Действие электрического тока на организм человека Электрический шок – тяжелая своеобразная нервно рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т. п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление, как результат своевременного лечебного вмешательства, или гибель организма из за полного угасания жизненно важных функций.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов: • • величины тока и напряжения; электрического сопротивления тела человека; продолжительности воздействия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; индивидуальных особенностей человека; условий внешней среды. Основными факторами, определяющими исход поражения человека электрическим током, являются сила тока и путь его прохождения (Рис. 1). Величина тока, в свою очередь, зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела человека. В зависимости от силы электрический ток может оказывать различное воздействие на организм человека.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Рис. 1. Возможные пути протекания тока через тело человека
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия: Ощутимый ток вызывает при прохождении через тело человека ощутимые раздражения. Они появляются при силе переменного тока 0, 6– 1, 5 м. А с частотой 50 Гц и постоянного тока – 5– 7 м. А. Эти величины являются пороговыми ощутимыми токами, т. е. наименьшими значениями, с которых начинается область ощутимых токов. • 2 – 3 м. А — наблюдается сильное дрожание пальцев рук; • 5 – 7 м. А — фиксируются судороги и болевые ощущения в руках; • 8 – 10 м. А — резкая боль охватывает всю руку и сопровождается судорожными сокращениями мышц кисти и предплечья;
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Неотпускающий ток при прохождении через тело человека вызывает настолько сильные судороги мышц руки, что человек не может их преодолеть и освободиться от проводника зажатого в руке. Пороговыми неотпускающими токами являются 10– 15 м. А для переменного (50 Гц) и 50– 60 м. А – для постоянного тока. Эти токи вызывают едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода. При токах 20 – 25 м. А — происходят нарушения в работе легких и сердца, при длительном воздействии такого тока может произойти остановка сердца и прекращение дыхания; Фибрилляционный ток вызывает при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца – хаотические и разномерные сокращения сердечной мышцы в результате чего в организме прекращается кровообращение и наступает смерть. Пороговыми фибрилляционными токами являются переменные токи от 100 м. А до 5 А (50 Гц) и постоянные токи от 300 м. А до 5 А.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Ток больше 5 А, как правило, фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах немедленно наступает остановка сердца (минуя состояние фибрилляции), а также паралич дыхания. Если кратковременное (до 1– 2 с) действие тока не вызывает повреждения сердца, то после отключения тока сердце самостоятельно возобновляет нормальную деятельность, но дыхание при этом не восстанавливается и требуется немедленная помощь потерпевшему в виде искусственного дыхания. Принято считать, что электрический ток величиной 100 м. А и выше является смертельным. Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15– 20 В) колеблется от 3 до 100 к. Ом и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300– 500 Ом. В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют активное сопротивление тела человека, равное 1000 Ом. В реальных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной и зависит от множества факторов – состояния кожного покрова (наличие ссадин, порезов, царапин, пота и т. д. ; загрязненности различными веществами, снижающими или повышающими сопротивление кожи; места касания и др. ), состояния окружающей среды, параметров электрической цепи, продолжительности воздействия, рода и частоты тока, площади контакта, величины напряжения и силы тока.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ На сопротивление тела человека оказывает влияние не только площадь контакта, но и место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Например, кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление других участков тела. В то же время наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, подмышечной впадины, тыльной стороны кисти и т. д. При увеличении тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, потому что вследствие местного нагрева кожи расширяются сосуды, усиливается кровоснабжение этого участка и потовыделение.
Факторы, влияющие на степень поражения человека ЭТ Продолжительность протекания электрического тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения: чем больше время действия, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Влияние длительности протекания тока через тело человека можно оценить следующей эмпирической формулой: Iт = 50 / t где Iт – ток проходящий через тело человека, м. A; t – продолжительность прохождения тока, с. Эта формула действительна в пределах от 0, 1 до 1, 0 с. Ее используют для определения предельно допустимых токов необходимых для расчета защитных устройств. Путь прохождения тока через тело человека играет самую существенную роль в исходе поражения, так как он может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др.
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения При повреждении изоляции и пробое фазы на заземленный корпус электрооборудования, при падении на землю провода под напряжением может происходить замыкание одной из фаз на землю. На рисунке 14. 1 показана схема зоны растекания тока в земле через заземлитель при коротком замыкании одной из фаз на землю и появления шагового напряжения. Человек может оказаться под напряжением, попав в зону растекания тока в земле при обрыве провода, повреждении изоляции проводов, при ударе молнии и стекании электрического заряда в землю. Шаговым напряжением (напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0, 8 м) и на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12. 1. 009).
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения Из рисунка 1 видно, что наибольшее напряжение Umax возникает в точке замыкания на землю, по мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, так как сечение проводника (почвы) увеличивается пропорционально квадрату радиуса, на расстоянии 1 м оно составляет 0, 5– 0, 7 от полного, а в точках на расстоянии r ≈ 20 м, может быть принято равным нулю. Рисунок 1 – Схема возникновения шагового напряжения. Очевидно, чем шире шаг, тем шаговое напряжение будет выше и может достигнуть опасной величины. Кроме того, поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, тем самым, увеличивая величину шагового напряжения за счет своего роста и замыкания цепи тока на теле через жизненно важные органы. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами.
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения Напряжение шага считается допустимым, если оно не превышает 40 В. В случае падения провода на землю, не допускается приближение к нему в радиусе 6 – 8 м от места замыкания на землю. Напряжение прикосновения может возникнуть в том случае, если человек будет находиться на земле и касаться при этом корпуса заземленного оборудования, случайно оказавшегося под напряжением. Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12. 1. 009). Опасность такого поражения оценивается значением тока, проходящего через тело человека (напряжением прикосновения), и зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжения сети, схемы самой сети, степени изоляции токоведущих частей от земли и т. п.
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения На рис. 2 показана схема возникновения напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, находящейся под напряжением, и его ногами. Напряжение прикосновения Uпр = φр - φн, Рис. 2. Схема формирования напряжения прикосновения где Uпр — напряжение прикосновения, В; φр - φн — разность потенциалов, под которыми находятся рука и нога человека, В. Потенциал руки φр равен потенциалу корпуса установки, а потенциал ноги φн равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с корпуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикосновения фактически равно потенциалу корпуса.
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения Если человек находится в зоне растекания тока, то чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли и, следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение равно нулю, т. е. человек находится в безопасности. Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи для человека определены ГОСТ 12. 1. 038.
Классификация электроустановок и помещений по ЭБ Совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного обо рудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии, называется электроустановками. Основные требования к устройству электроустановок изложены в действующих «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ). С точки зрения мер, принимаемых для обеспечения электробезопас ности, электроустановки разделяются на: • электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю); • электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю); • электроустановки напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью; • электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.
Классификация электроустановок и помещений по ЭБ Нейтралью называется точка соединения обмоток генератора или трансформатора не присоединенная к заземляющему устройству либо присоединенная к нему. Заземленной нейтралью называется нейтраль генератора или транс форматора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. Изолированная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные устройства, имеющие большое сопротивление. На вероятность поражения электрическим током и тяжесть исхода влияет окружающая среда, в которой эксплуатируют электроустановки. Агрессивные газы, пары, жидкости разрушают изоляцию электроустановок, снижают сопротивление изоляции, создают угрозу перехода напряжения на нетоковедущие части. Этому способствуют высокая температура и влажность воздуха, токоведущая пыль, которые также снижают сопротивление тела человека.
Классификация электроустановок и помещений по ЭБ В зависимости от условий, повышающих или понижающих опасность поражения человека электрическим током, все помещения под-разделяются на: • помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%); высокой температуры (температура воздуха длительно превышает 35°С); токопроводящей пыли (угольной, металлической и т. п. ); токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п. ), возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлическим элементам технологического оборудования или металлоконструкциям здания и металлическим корпусам электрооборудования;
Классификация электроустановок и помещений по ЭБ • особо опасные помещения, характеризующиеся наличием высокой относительной влажности воздуха (близкой к 100%) или химически активной среды, разрушающе действующей на изоляцию электрооборудования, или одновременным наличием двух или более условий, соответствующих помещениям с повышенной опасностью; • помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют все указанные выше условия. Опасность поражения электрическим током существует всюду, где используются электроустановки, поэтому помещения без повышенной опасности нельзя назвать безопасными. Территории размещения наружных элкектроустановок по степени опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям.
Оценка опасности поражения электротоком Оценка опасности поражения заключается в расчете максильно возможного тока, проходящего через тело работающего, Ih или напряжения прикосновения Uпр и сравнении этих величин с предельно допустимыми значениями в зависимости от продолжительности воздействия этого тока или напряжения прикосновения. Оценка должна проводиться как в нормальном режиме работы электроустановки, так и в аварийном. Под аварийным режимом понимается режим работы неисправной установки, при котором могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с установкой. Оценка опасности электропоражения позволяет определить необходимость применения способов и средств защиты, а фактические и предельно допустимые значения Ih и Uпр служат исходными данными для их проектирования и расчета.
Оценка опасности поражения электротоком Двухфазное включение человека в электрическую сеть с изолированной нейтралью (рис. 3. 2) является наиболее опасным, поскольку в данном случае человек находится под наибольшим в данной сети линейным напряжением. Рис. 3. 2. Схема двухфазного включения человека в электрическую сеть: А, В, С и N - фазные и нулевой провода соответственно
Оценка опасности поражения электротоком При двухфазном включении, независимо от вида сетей, человек попадает под полное линейное напряжение сети и величина силы тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле Iч=Uл/Rч = ^U^/R 4, где Uл линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными прово дами сети, Rч; сопротивление тела человека, Ом; Uф фазное напряже ние (напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазным и нулевым проводами), В. В сети с линейным напряжением 380 В (Uф = 220 В) при сопротивлении тела человека 1000 Ом ток, проходящий через него, будет равен Iч = 1, 73 220/1000 = 0, 38 А.
Оценка опасности поражения электротоком Такая сила тока для человека является смертельно опасной. При двухфазном включении ток, проходящий через тело человека, не зависит от режима нейтрали сети. Таким образом, опасность поражения человека при двухфазном прикосновении не уменьшится даже в том случае, если он будет надежно изолирован от земли с помощью диэлектрических галош, бот, ковриков, пола. Статистика свидетельствует, что наибольшее количество электротравм происходит при однофазном включении, причем большинство из них – в сетях с напряжением 380/220 В. Однофазное включение человека в электрическую сеть (рис. 3. 3 и 3. 4) менее опасно, так как напряжение, под действием которого оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в 1, 73 раза. Соответственно будет меньше и сила тока, проходящего через тело человека. Однако в данном случае исход поражения будет определяться режимом нейтрали.
Оценка опасности поражения электротоком Такая сила тока для человека является смертельно опасной. При двухфазном включении ток, проходящий через тело человека, не зависит от режима нейтрали сети. Таким образом, опасность поражения человека при двухфазном прикосновении не уменьшится даже в том случае, если он будет надежно изолирован от земли с помощью диэлектрических галош, бот, ковриков, пола. Статистика свидетельствует, что наибольшее количество электротравм происходит при однофазном включении, причем большинство из них – в сетях с напряжением 380/220 В. Однофазное включение человека в электрическую сеть (рис. 3. 3 и 3. 4) менее опасно, так как напряжение, под действием которого оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в 1, 73 раза. Соответственно будет меньше и сила тока, проходящего через тело человека. Однако в данном случае исход поражения будет определяться режимом нейтрали.
Оценка опасности поражения электротоком Рис. 3. 3. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью Рис. 3. 4. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью: а при качественной изоляции; б при аварийном режиме
Оценка опасности поражения электротоком В трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 3. 3) петля тока, проходящего через человека, включает в себя кроме его собственного сопротивления, сопро¬тивление обуви, пола, заземления нейтрали источника то¬ка. Кроме того, следует иметь в виду, что все эти сопротивения включены в цепь последовательно. Таким образом, при однофазном включении в электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека, определяется по формуле Iч = Uф/(Rч + Rоб + RП + R 3), где Rоб, Rп И R 3 – соответственно сопротивления обуви, пола и заземления нейтрали источника тока, Ом.
Оценка опасности поражения электротоком В наиболее неблагоприятных случаях, когда человек стоит на сырой земле или на металлическом полу и в сырой обуви, т. е. когда сопротивление обуви и пола приближается к нулю, а сопротивление заземления по условиям ПУЭ не должно превышать 10 Ом, сила тока, проходящего через тело человека, будет равна Iч = Uф / Rч = 220/1000 = 0, 22 А, что является для него смертельным. С другой стороны, если человек обут в нетокопроводящую обувь (резиновые галоши с сопротивлением 45 k. Ом) и стоит на изолирующем коврике или сухом деревянном полу с Rп = 100 k. Ом, то сила тока, проходящего через тело человека, будет составлять Iч = 220/(1000 + 45 000 + 100 000 + 10) = 0, 0015 А.
Оценка опасности поражения электротоком Сила тока 1, 5 м. А не опасна для человека, что убедительно доказывает, насколько важную роль для безопасности работающих на электроустановках играют нетокопроводящая обувь и изолирующие полы. В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 3. 4) петля тока включает сопротивление самого человека, его обуви, пола, а также сопротивление изоляции проводов сети, которая в исправном состоянии должна быть не менее 500 000 Ом. В этом случае сила тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле Iч = Uф / (Rч + Rоб + Rп + Rиз /3), где Rиз сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом. Эта формула справедлива в том случае, когда сопротивления каждой из фаз относительно земли одинаковы, а емкости фаз одинаковы и малы относительно земли, а по величине стремятся к нулю (например, в воздушных сетях небольшой протяженности).
Оценка опасности поражения электротоком Условия безопасности в этом случае находятся в прямой зависимости от сопротивления изоляции фаз относительно земли: чем качественнее изоляция, тем меньше ток, проходящий через тело человека. Однако в аварийном режиме, когда одна из фаз замыкает на землю или корпус оборудования (рис. 3. 4, б) или сопротивление изоляции мало, человек может оказаться под полным линейным напряжением. В случае аварийной ситуации, при замыкании одной из фаз на землю (Rиз = 0), человек может оказаться под действием линейного напряжения, а сила тока, проходящего через него, будет равна А. В производственных условиях изоляция фазных проводов, изготовленных из диэлектрических материалов, в процессе старения, увлажнения, воздействия агрессивных сред, истирания, повреждения и т. п. изменяется неодинаково. Поэтому расчет безопасных условий эксплуатации электроустановок осложняется вследствие необходимости учета реальных значений сопротивления изоляции каждой из фаз сети.
Оценка опасности поражения электротоком При больших значениях емкостей проводов относительно земли (например, в кабельных линиях) сила тока, проходящего через тело человека, будет определяться только емкостной составляющей где X емкостное сопротивление одной фазы, Ом. При наиболее неблагоприятных условиях, когда человек имеет токопроводящую обувь и стоит на токопроводящем полу, сила тока определится из выражения Iч = Uф /(Rч + Rиз /3) = 220 / (1000 + 500 000/3) = 0, 0013 А. Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной из фаз сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем сети с глухозаземленной нейтралью. Однако это положение справедливо лишь для нормальных режимов работы сетей.
Оценка опасности поражения электротоком Следовательно, вышеприведенные расчеты показывают, что использование трехфазной сети с изолированной нейтралью более безопасно только при нормальных режимах работы, а в аварийных режимах она становится опаснее сети с глухозаземленной нейтралью. Отсюда вытекает необходимость постоянного контроля сопротивления изоляции проводов. Сети с изолированной нейтралью следует использовать только в тех случаях, когда они мало разветвлены, в сухих беспыльных помещениях без агрессивной среды и опасности повреждения изоляции проводов. Кроме того, при эксплуатации электрической сети должны обеспечиваться небольшая емкость относительно земли и постоянный контроль за ее состоянием.
Оценка опасности поражения электротоком Электроустановки с рабочим напряжением выше 1000 В представляют значительную опасность прикосновении к фазе независимо от режима нейтрали. Поэтому для предотвращения поражения током необходимо исключать возможность не только касания, но и приближения человека на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением, поскольку может возникнуть искровой разряд, переходящий затем в электрическую дугу. В электроустановках напряжением до 35 к. В нейтраль или совсем не заземляют (при низкой силе тока замыкания на землю), или заземляют через реактивную (дугогасящую) катушку, что обусловлено надежностью и эконо¬мичностью эксплуатации. При эксплуатации электроустановок с напряжением выше 35 к. В используется только сеть с глухозаземленной нейтралью.
Безопасность эксплуатации электроустановок 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 (ГОСТ 12. 1. 009). Электробезопасность обеспечиваться: – конструкцией электроустановок; – техническими способами и средствами защиты; – организационными и техническими мероприятиями. Электроустановки и их части должны быть выполненытаким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности. В соответствии с ГОСТ 12. 2. 007 конструкции электрооборудования по способу защиты человека от поражения током подразделяются на пять классов защиты: 0; 01; I; II и III:
Безопасность эксплуатации электроустановок Класс 0 электрооборудование, которое имеет рабочую изоляцию, но не имеет элементов для заземления, если это оборудование не отнесено к классам II и III; Класс 01 электрооборудование, имеющее рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения этого оборудования к источнику питания; Класс I электрооборудование, которое в отличие от электрооборудования класса 01 в проводе для присоединения к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом; Класс II электротехническое оборудование, имеющее двойную или усиленную изоляцию, но не имеющее элементов для заземления; Класс III электрооборудование, которое не имеет ни внешних, ни внутренних электрических цепей напряжением выше 42 В.
Безопасность эксплуатации электроустановок Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при косновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут ока заться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют следующие способы: • • • защитное заземление; защитное зануление; защитное отключение; выравнивание потенциала; электрическое разделение сети; система защитных проводов; изоляция токоведущих частей; безопасные (малые) напряжения; контроль изоляции; компенсация токов замыкания на землю; средства индивидуальной защиты и др.
Безопасность эксплуатации электроустановок Кроме того, для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям защитные ограждения, изоляцию токоведущих частей, предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности и др. Все вышеперечисленные способы и средства защиты могут использо ваться как отдельно, так и в сочетании друг с другом.
Защитное заземление и зануление Для обеспечения защиты людей прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут по каким либо причинам оказаться под напряжением, применяют защитное заземление и зануление. Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедуших частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус и по другим причинам. Задача защитного заземления – устранение опасности поражения током при пробое на корпус. Принцип действия защитного заземления – снижение напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения (рисунок 14. 2).
Защитное заземление и зануление Если корпус электрооборудования не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение к такому корпусу равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через человека, может достигать опасных значений. В случае пробоя одной из фаз электросети на корпус электродвигателя благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения, под которое может попасть человек, прикоснувшись к корпусу, значительно снижается. На корпусе электрического двигателя появляется напряжение, равное произведению тока замыкания на землю I 3 и сопротивления заземлителя R 3: U K = I 3 R 3.
Защитное заземление и зануление Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обычно не превышает 10 А. Следовательно, напряжение прикосновения на корпусе заземленного оборудования при замыкании составит Uк =10 4 = 40 В. Поэтому ток Iч, проходящий через тело человека, тем меньше, чем меньше сопротивление заземлителя: А Такой ток является безопасным для человека. Если же корпус заземлен, то величина тока, проходящего через человека, безопасна для него. В этом назначение заземления, и поэтому оно называется защитным.
Защитное заземление и зануление Рисунок 14. 2 – Принципиальная схема действия защитного заземления Рисунок 14. 3 – Принципиальная схема действия защитного зануления: 1 – электродвигатель; 2 – предохранитель
Защитное заземление и зануление При занулении (рисунок 14. 3), если оно надежно выполнено, всякое замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазами и нулевым проводом). При этом возникает ток такой силы, при которой обеспечивается срабатывание защиты (предохранителя или автомата) и автоматическое отключение от сети Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Задача зануления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. Решается эта задача быстрым отключением поврежденной электроустановки от сети.
Защитное заземление и зануление Применение малых напряжений (до 42 В). Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, когда ток, как правило, не превышает 1. . . 1, 5 м. А. Очень малые напряжения применяют в шахтерских лампах (2, 5 В) и некоторых бытовых приборах (карманные фонари, игрушки и т. п. ). Применение малых напряжений 12, 36 и 42 В ограничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. Электрическое разделение сетей. Если единую, сильно разветв ленную сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоляции, то опасность поражения резко снижается. Обычно электрическое разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроустановок через разделительные трансформаторы. Защитное разделение сетей применяется в электроустановках напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной степенью опасности, например в передвижных установках, ручном электрифицированном инструменте и т. п.
Защитное заземление и зануление Электрическая изоляция. В электроустановках применяют ра бочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляции. При вводе в эксплуатацию новых или прошедших ремонт электроустановок проводят¬ся приемосдаточные испытания с контролем сопротивления изоляции. Защита от прикосновения к токоведущим частям установок. В электроустановках напряжением до 1000 В применение изолированных проводов уже обеспечивает достаточную защиту от напряжения прикосновении. При напряжениях свыше 1000 В опасно даже приближение к токоведущим частям. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям необходимо обеспечить их недоступность посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.
Защитное заземление и зануление Электрозащитными средствами называются переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. Электрозащитные средства служат дополнением к защитным устройствам электроустановок (ограждения, блокировка, защитное заземление, зануление и др. ), т. к. при эксплуатации электроустановок могут возникать условия, когда даже самые совершенные защитные устройства самих электроустановок не могут гарантировать безопасность человека.
Защитное заземление и зануление К изолирующим электрозащитным средствам (рисунок 14. 4) относятся: • изолирующие штанги; • изолирующие и электроизмерительные клещи; • указатели напряжения; • диэлектрические перчатки; • слесарно монтажный инструмент с изолирующими рукоятками. • диэлектрические галоши; • диэлектрические ковры. К ограждающим электрозащитным средствам относятся: Рисунок 14. 4. – Изолирующие защитные средства • • • щиты; оградительные устройства; изолирующие подставки и накладки; барьеры; ограждения клетки; временные переносные заземления и др.
Защитное заземление и зануление К вспомогательным электрозащитным средствам относятся: • • • предохранительные пояса; лестницы; когти; защитные очки; рукавицы и щиты; плакаты и знаки безопасности Рисунок 8. 5. – Плакаты по электробезопасности: а – запрещающие; б – предостерегающие; в – предписывающие; г – напоминающие
Скачать презентацию ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ХРАНА О Лекция 3
Лекция 33. Электробезопастность.pptx