Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы электробезопасности. Ч. 1. Теоретические основы условий поражен

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
13.42 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

А.В. Николаев, Р.И. Садыков

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

В двух частях

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Часть 1 Теоретические основы условий

поражения человека электрическим током

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2015

УДК 331.45:613.647(075.8) Н63

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор Г.З. Файнбург, канд. техн. наук, доцент Л.М. Веденеева (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

канд. техн. наук, доцент Н.И. Захаров (ООО «ЭнергоСтройИнжиниринг», г. Пермь)

Николаев, А.В.

Н63 Основы электробезопасности : учеб. пособие : в 2 ч. / А.В. Николаев, Р.И. Садыков. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015.

ISBN 978-5-398-01433-4

Ч. 1: Теоретические основы условий поражения человека электрическим током. – 136 с.

ISBN 978-5-398-01434-1

Приведены краткие общие сведения об электробезопасности: классификация электроустановок по опасности поражения электрическим током, анализ опасности поражения электрическим током в однофазных и трехфазных сетях. Описаны явления при растекании тока в землю. Приводятся основные положения, описывающие действие электрического тока на организм человека.

Предназначено для студентов электротехнических специальностей горно-нефтяного факультета.

 

УДК 331.45:613.647(075.8)

ISBN 978-5-398-01434-1 (ч. 1)

 

ISBN 978-5-398-01433-4

© ПНИПУ, 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение.................................................................................................

5

Глава 1. Общие сведения об электробезопасности. ...........................

6

1.1. Понятия и определения.............................................................

6

1.2. Классификация помещений по опасности поражения

 

электрическим током.............................................................................

9

1.3. Классификация электрических сетей

 

и электроустановок..............................................................................

12

1.4. Анализ опасности поражения электрическим током

 

в сетях различного назначения...........................................................

22

1.4.1. Анализ опасности поражения электрическим

 

током в однофазной двухпроводной сети, изолированной

 

от земли. ...............................................................................................

23

1.4.2.Анализ опасности поражения электрическим током

воднофазной двухпроводной сети с заземленным

проводом...............................................................................................

28

1.4.3. Анализ опасности поражения электрическим током

 

в трехфазной сети. ...............................................................................

32

Глава 2. Явления при стекании тока в землю...................................

49

2.1. Стекание тока в землю через одиночный заземлитель........

49

2.1.1. Шаровой заземлитель в земле на большой глубине ......

49

2.1.2. Шаровой заземлитель вблизи поверхности земли.........

51

2.1.3. Шаровой заземлитель на поверхности земли.................

52

2.1.4. Стержневой заземлитель ..................................................

53

2.1.5. Определение сопротивления заземлителей

 

растеканию тока методом электростатической аналогии................

57

2.2. Стекание тока в землю через групповые заземлители.........

63

2.2.1. Распределение потенциалов в грунте

 

и на поверхности земли.......................................................................

63

2.2.2. Потенциал группового заземлителя ................................

65

2.2.3. Сопротивление группового заземлителя

 

растеканию тока...................................................................................

68

2.3. Напряжение прикосновения...................................................

71

3

2.3.1. Напряжение прикосновения при одиночном

 

заземлителе ..........................................................................................

72

2.3.2. Напряжение прикосновения при групповом

 

заземлителе ..........................................................................................

75

2.3.3. Напряжение прикосновения с учетом падения

 

напряжения в сопротивлении основания, на котором

 

стоит человек.......................................................................................

77

2.4. Напряжение шага ....................................................................

80

2.4.1. Напряжение шага при одиночном заземлителе..............

82

2.4.2. Напряжение шага при групповом заземлителе..............

83

2.4.3. Напряжение шага с учетом падения напряжения

 

в сопротивлении основания, на котором стоит человек..................

85

Глава 3. Действие электрического тока на организм

 

человека................................................................................................

88

3.1. Краткая характеристика производственного

 

электротравматизма ............................................................................

88

3.2. Виды поражений электрическим током................................

92

3.2.1. Местные электротравмы...................................................

95

3.2.2. Электрический удар........................................................

100

3.3. Механизм смерти от электрического тока..........................

101

3.3.1. Фибрилляция ...................................................................

101

3.3.2. Прекращение дыхания....................................................

103

3.3.3. Электрический шок.........................................................

103

3.4. Электрическое сопротивление тела человека.....................

104

3.5. Влияние факторов окружающей среды

 

на электрическое сопротивление тела человека.............................

110

3.6. Влияние пути тока на исход поражения .............................

119

3.7. Оценки пороговых значений напряжений

 

прикосновения и токов .....................................................................

121

3.8. Вольт-амперные характеристики и угол сдвига фаз

 

при прохождении электрического тока через тело человека........

127

3.8.1. Вольт-амперные характеристики...................................

127

3.8.2. Угол сдвига фаз...............................................................

131

Список литературы............................................................................

134

4

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день невозможно представить себе нашу жизнь без применения электрического тока в промышленности и быту. Работа подавляющего большинства устройств, установок, комплексов и т.д. возможна только при наличии электрической энергии. При этом следует помнить, что электричество не только приносит пользу человеку, но может быть крайне опасным и всегда требует строгого соблюдения правил безопасности. Непредусмотрительность и игнорирование правил безопасности зачастую приводят к травмам различной степени тяжести, поэтому проблема создания безопасных условий труда и дальнейшего развития технологического прогресса имеет важное значение и требует решения вопросов электробезопасности.

Существует выражение: «Все правила безопасности “написаны кровью”», которое как нельзя лучше описывает реальную картину электротравматизма на производстве и в быту. Выполнение всех видов работ в электроустановках четко регламентируется нормативно-технической документацией, которая в случае производственных травм пересматривается. В связи с этим авторы учебного пособия настоятельно советуют студентам, как будущим производственникам, внимательно относиться к вопросам обеспечения электробезопасности, так как от этого зависит не только их здоровье и жизнь, но и здоровье и жизнь людей, работающих рядом с ними или находящихся в непосредственной близости.

5

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

1.1. Понятия и определения

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

Требования к обеспечению электробезопасности предусматриваются в нормативно-технических документах на всех стадиях функционирования электроустановки:

1) на стадии проектирования, монтажа и реконструкции – в технических условиях, правилах устройства электроустановок (ПУЭ), отраслевых правилах безопасности и в соответствующих государственных стандартах (ГОСТах), например в системе стандартов безопасности труда (ССБТ), в том числе:

в ГОСТ Р 12.1.009–2009 «Электробезопасность. Термины и определения»;

ГОСТ Р 12.1.019–2009 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»;

ГОСТ 12.1.030–81 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление»;

ГОСТ 12.2.007.0–75 (1980) «Изделия электротехнические. Общие требования»;

ГОСТ 12.4.155–85 «Устройства защитного отключения. Классификация. Общие технические требования»;

ГОСТ 12.1.038–82 (1988) «Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов» и др.;

2)на стадии эксплуатации электроустановки – в действующих Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках, а также других соответствующих нормативно-правовых документах.

6

Правилами устройства электроустановок устанавливаются нормы и требования к устройству и принципам построения вновь сооружаемых и реконструируемых электроустановок и электрических сетей постоянного и переменного тока напряжением до 750 кВ.

Система стандартов безопасности труда представляет собой комплекс взаимосвязанных государственных стандартов, направленных на обеспечение безопасности труда. В части электробезопасности стандарты ССБТ устанавливают общие требования по предотвращению опасного и вредного воздействия на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитного поля.

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей включают в себя организационные и технические требования

кэксплуатации электроустановок и электрооборудования и имеют целью обеспечение надежной, безопасной и рациональной эксплуатации электроустановок а также содержание их в исправном состоянии. ПТЭЭП распространяются на организации, независимо от форм собственности и организационно-правовых норм, индивидуальных предпринимателей, а также граждан – владельцев электроустановок напряжением выше 1000 В. Они включают в себя также требования

кпотребителям, эксплуатирующим действующие электроустановки напряжением до 220 кВ включительно. Настоящие правила не распространяются на электроустановки электрических станций, блокстанций, предприятий электрических и тепловых сетей, эксплуатируемые в соответствии с правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок устанавливают требования к персоналу, непосредственно производящему работы в электроустановках или их организующему. В них определены порядок и условия производства работ, рассмотрены организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ, испытаний и измерений в электроустановках всех уровней напряжения. Правила распространяются на работников организаций независимо от форм собственности и ор- ганизационно-правовых форм и других физических лиц, занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них

7

оперативные переключения, организующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонтные работы, испытания и измерения.

Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках, содержит классификацию и перечень средств защиты для работ в электроустановках, требования к их испытаниям, содержанию и применению. В инструкции приведены нормы и методики эксплуатационных, приемо-сда- точных и типовых испытаний средств защиты, порядок и нормы комплектования средствами защиты электроустановок и персонала производственных бригад.

Под электроустановкой понимается совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Электроустановка действующая – электроустановка или ее часть, которая находится под напряжением либо на которую напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

Части электроустановки, металлоконструкции или другие элементы, способные проводить электрический ток, называются прово-

дящими. Проводящие части могут быть токоведущими, открытыми

и сторонними. Проводящие части электроустановки, находящиеся

впроцессе ее работы под рабочим напряжением, называются токо-

ведущими проводящими частями. Доступные прикосновению про-

водящие части электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции, называются открытыми проводящими частями. Проводящие части, которые не являются частью электроуста-

новки, называются сторонними проводящими частями.

Электроустановки могут располагаться как на открытом воздухе, так и внутри зданий и помещений. В зависимости от месторасположения электрооборудования различают открытые и закрытые электроустановки.

8

Открытыми (наружными) электроустановками называются электроустановки, не защищенные зданием от атмосферных воздействий и защищенные только навесами или ограждениями.

Закрытыми (внутренними) электроустановками называются электроустановки, размещенные внутри зданий, защищающих их от атмосферных воздействий.

1.2. Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

Степень безопасности обслуживания электрических установок во многом зависит от условий эксплуатации и характера среды помещений, в которых электрооборудование установлено. Помещения или отгороженные части помещения, доступные только для квалифицированного обслуживающего персонала, в которых расположены электроустановки, называются электропомещениями.

Влага, пыль, едкие пары, газы, высокая температура разрушительно действуют на изоляцию электроустановок, тем самым в значительной степени ухудшают условия безопасности.

Согласно ПУЭ [1] все помещения в отношении опасности поражения людей электрическим током подразделяют на следующие категории:

помещения без повышенной опасности;

помещения с повышенной опасностью;

помещения особо опасные;

территория наружных электроустановок.

Помещения без повышенной опасности – помещения, в кото-

рых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются нали-

чием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

– сырость (сырые помещения);

9

токопроводящая пыль (пыльные помещения);

токопроводящий пол (металлический, земляной, железобетонный, кирпичный и т.п.);

высокая температура (жаркие помещения);

– возможность одновременного прикосновения человека

кимеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особая сырость (особо сырые помещения);

химически активная или органическая среда (помещения с химически активной или органической средой);

присутствие одновременно двух или более условий повышенной опасности, перечисленных для помещений с повышенной опасностью.

Территории размещения наружных электроустановок в от-

ношении опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям.

По степени влажности помещения классифицируются на сухие, влажные, сырые и особо сырые помещения. К сухим помещениям относят помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %. В случае, если относительная влажность воздуха в помещении превышает 60 %, но не превышает 75 %, помещение называется влажным. Сырыми помещениями считаются такие, в которых относительная влажность воздуха длительное время превышает 75 %. Особо сырыми помещениями называются помещения, в которых относительная влажность воздуха близка

к100 % (потолок, стены, полы и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

Жаркими помещениями называются помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура постоянно или периодически более 1 сут превышает +35 °С. Приме-

10