5. Электробезопасность (лекция 6)

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия на людей эл. тока, электромагнитного поля и статического электричества.

Различают два вида токов: постоянный – не изменяющий своего знака; непостоянный – который изменяется как по величине, так и по знаку.

Поражение электрическим током возможно по следую­щим причинам:

случайного прикосновения человека (или приближения на опасное расстояние) к токоведущим частям, находящим­ся под напряжением;

случайного прикосновения человека к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением;

случайным попаданием человека в зону растекания тока при замыкании фазы на землю;

действием электрической дуги, атмосферного и статиче­ского электричества, а также электромагнитного поля.

Человек, который прикасается к оборудованию, нахо­дящемуся под напряжением, подвергается действию напряжения прикосновения - разности потенциалов между двумя

точками электрической цепи: точкой касания и точкой опоры.

Если человек случайно оказался в зоне растекания тока, то он подвергается действию напряжения шага - разности потенциалов между двумя точками земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага и на которых одновре­менно стоит человек.

Проходя через тело человека, электрический ток оказы­вает такие воздействия:

термическое - нагрев тканей и кровеносных сосудов;

электролитическое - разложение плазмы и крови как солевого раствора;

механическое - разрывы кожного покрова, мышц, свя­зок, переломы костей из-за судорожного сокращения тканей и возможного падения человека при потере сознания;

биологическое - непроизвольные сокращения мышц, в т. ч. мышц сердца, легких, и нарушение биотоков организма.

^{По видам поражения воздействие подразделяют на 2 группы}

электротравмы - местное поражение тканей в виде ожогов I, II, III степени, электрических знаков (отметок то­ка), металлизации кожного покрова;

электроудары - воздействие тока на весь организм.

Воздействие электрического тока на организм человека классифицируют на 4 степени:

1. степень - слабые судорожные сокращения мышц;

2. степень - судорожные сокращения мышц, потеря сознания;

III степень - потеря сознания, нарушение сердечной и дыхательной деятельности;

I V степень - клиническая смерть.

По истечении периода клинической смерти (в большинстве случаев 4-5 минут) наступает биологическая смерть – прекращение биологических процессов в клетках и тканях организма и распад белковых структур. Степень воздействия зависит от следующих факторов:

1. Схемы сети, режима ее нейтрали и напряжения.

Электроустановки классифицируют:

электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с эффективно заземленной нейтралью;

электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью;

электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью;

электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью;

2. Характера воздействия на человека.

Ток подразделяют на три группы:

ощутимый (0,6-1,5 мА - переменный ток, 5-7 мА - постоянный ток);

неотпускающий (10-15 мА - переменный ток, 50-60 мА постоянный ток);

фибрилляционный (100 мА - переменный ток, свыше 500 мА - постоянный ток);

3. Пути прохождения тока (петля тока) – наибольшая опасность возникает при прохождении тока через сердце, легкие, головной мозг.

4. Сопротивления тела человека – сумма сопротивлений кожи, внутренних органов и тканей. В качестве расчётного принято сопротивление человека 1000 Ом. Вообще оно зависит от состояния здоровья.

5. Продолжительности действия - чем больше продолжи­тельность действия, тем опаснее.

6. Условий окружающей среды - относительной влажности и температуры воздуха, наличия токопроводящей пыли и др).

Условия окружающей среды определяют степень опасности помещения по поражению электрическим током.

По степени опасности поражения человека электриче­ским током выделяют три класса помещений:

1. без повышенной опасности - относят сухие отапливаемые помещения с токоизолирующими полами, т. е. такие помеще­ния, в которых отсутствуют условия, создающие повышен­ную и особую опасность;

2. с повышенной опасностью - относят помещения с наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырость (относительная влажность длительное время превышает 75 %); выделение токопроводящей пыли; токопроводящие полы (металлические, земляные и т. п.); высокая температура воздуха (выше 35 °С); возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям, имеющим соединение с землей и металлическим корпусам электрооборудования;

3. особо опасные помещения - относят помещения с наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особо сырые – относительная влажность воздуха близка к 100 %, стены, потолок, пол и предмет; находящиеся в помещении, покрыты влагой; выделяются химически активные и агрессивные газы, пары, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части оборудования; имеют место одновременно два и более признаков опасности по второму классу помещений.

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 (2001) для защиты людей от поражения электрическим током при случайном прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, применяют:

недоступность токоведущих частей и ЛЭП; защитные ограждения; изоляцию; сигнализацию и блокировку; малое напряжение и пр.

Для защиты людей от поражения электрическим током при случайном прикосновении к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, применяют:

зашитное заземление и зануление; защитное отключение; выравнивание потенциалов; изоляцию; малое напряжение; защитные средства и пр.

Выравнивание потенциалов используют как коллективное средство защиты от напряжений шага и прикосновения. Под полом прокладываются дополнительные железные полосы, в результате чего пол оказывается под напряжением при пробое, а разность потенциалов незначительной, что обеспечивает шаговые напряжения, не превышающие допустимых. Данный метод используется как дополнительный к защитному заземлению.

Заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки системы электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Защитное заземление используют в электроустановках до 1 кВ переменного тока с изолированной нейтралью или постоянного тока с изолированной средней точкой.

Принцип действия защитного заземления − снижение до безо­пасных значений напряжений прикосновения и шага, обуслов­ленных "замыканием на корпус".

Область применения − трехфазные трехпроводные сети на­пряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали. Принципиальная схема защит­ного 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;

rз, rо, - сопротивления соответственно защитного и рабо­чего заземлений.

Заземление или зануление электроустановок является обя­зательным в помещениях без повышенной опасности пора­жения током при переменном напряжении 380В и выше, по­стоянном напряжении − 440В и выше. В помещениях с повы­шенной 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 ста­ционарных сетях до 1000В с изолированной нейтралью со­противление заземления должно быть не более 10 Ом (в со­четании с контролем сопротивления изоляции).

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта – все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током.

Величина тока стекания в землю зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Заземляющие устройства должны удовлетворять возложенным на них определенным требованиям, а именно величины сопротивление растекания токов и распределения опасного потенциала.

Поэтому основной расчет защитного заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя. Это сопротивление зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью, а также глухозаземлённой средней точкой применяют зануление.

Зануление – преднамеренное эл. соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые 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 (предохра­нители);

Ro − сопротивление зазем­ления нейтрали сети; Rn − сопротивление пов­торного заземления нулевого провода; I − ток короткого замы­кания.

Принцип действия зануления − превращение пробоя на кор­пус 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.

Защитное заземление и зануление регламентировано в ГОСТ 12.1.030-81.

Устройство защитного отключения (сокр. УЗО) или выключатель дифференциального тока (ВДТ) или защитно-отключающее устройство (ЗОУ) — механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов.

Основная задача УЗО — защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара, вызванного утечкой тока через изношенную изоляцию проводов и некачественные соединения.

Принцип работы УЗО основан на измерении баланса токов между входящими в него токоведущими проводниками с помощью дифференциального трансформатора тока. Если баланс токов нарушен, то УЗО немедленно размыкает все входящие в него контактные группы, отключая таким образом неисправную нагрузку.

С точки зрения электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО предназначены именно для защиты от поражения электрическим током, поскольку они срабатывают при утечках тока значительно меньших, чем предохранители (обычно от 2 ампер и более для бытовых предохранителей, что во много раз превышает смертельное для человека значение). УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

В зависимости от режима нейтрали источника питания электроустановки УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок с изолированной либо с глухозаземленной нейтралью.

По роду и частоте тока УЗО подразделяют на устройства, предназначенные для электроустановок:

переменного тока частоты 50 (60) Гц;

переменного тока непромышленной частоты;

постоянного тока;

выпрямленного тока;

двух и более родов тока из числа указанных выше.

По числу фаз (полюсов) УЗО подразделяют на:

однофазные (однополюсные);

двухфазные (двухполюсные);

трехфазные (трехполюсные, четырехполюсные).

1.1.5. По мобильности электроустановок УЗО делят на устройства, предназначенные для электроустановок:

стационарных;

передвижных;

переносных;

ручных.

К защитным средствам в электроустановках относят приборы, аппараты, устройства и инструмент, предназна­ченные для защиты персонала от поражения электрическим током. Минимальная норма комплектов защитных средств в электроустановках напряжением до 1000 В составляет:

• указатель напряжения - один;

• изолирующие клещи - одни;

• диэлектрические перчатки и галоши - по две пары;

• электромонтерский инструмент с изолирующими ручками - не менее двух комплектов;

• переносные заземления (для защиты людей, работаю­щих на отключенных токоведущих частях, от поражения электрическим током при ошибочно поданном или наведённом напряжении) - не менее двух штук;

• предупреждающие плакаты - не менее двух;

• комплект диэлектрические коврики - два;

• временные ограждения - не менее двух комплектов;

• защитные очки - одна пара;

• _{противогаз - один.}

_{Организационные мероприятия: оформление работы нарядом-допуском, распоряжением; допуск к работе; ограждение опасных зон; надзор во время работы; использование знаков и плакатов по электробезопасности.}

_{Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объёме веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.}

Опасность воздействия статического электричества проявляется в препятствии нормальному ходу технологического процесса, возможности образования искры.

Для защиты от СЭ применяют заземление оборудования и коммуникаций; введение специальных веществ (графит, алюминиевая пудра), покрытий (эмали), снижающих эл. сопротивление; применение мокрых процессов. Используют также антиэлектростатическую обувь, кольца и браслеты.