ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

1. Электротравматизм. Действие электрического тока на организм че­ловека.

2. Анализ опасности поражения электрическим током в различных электрических сетях.

3. Меры защиты в электроустановках.

4. Защита от статического электричества.

1. Электротравматизм. Действие электрического тока на организм человека

Электроэнергия широко используется во всех отраслях промышлен­ности. При неумелом обращении или несоблюдении установленных требо­ваний электрический ток может представлять серьезную опасность. Спе­цификой электрического тока как поражающего фактора является то, что он не может быть обнаружен органами чувств человека: зрением, слухом, обонянием.

Все электроустановки и электрооборудование условно разделяются на две группы:

1) с напряжением до 1000 В включительно;

2) с напряжением выше 1000 В.

Установки с U>1000 В обслуживаются только специалистами.

Установки cU<1000 В могут обслуживаться специалистами другого профиля. Поэтому рассмотрим требования безопасности, относящиеся к электроустановкам напряжением до 1000 В включительно.

Анализ статистических данных показывает, что несчастные случаи на производстве, связанные с поражением электрическим током, и сопро­вождающиеся временной потерей трудоспособности, составляют около 1%, а именно смертельный исход - до 40% от их общего числа. При этом до 80% случаев со смертельным исходом приходится на установки с на­пряжением 127 и 220 В.

Неправильная эксплуатация электрооборудования кроме электро­травматизма может привести в ряде случаев к возникновению пожаров или взрывов.

Действие электрического тока на организм человека своеобразно и носит разносторонний характер. Проходя через тело человека, электриче­ский ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воз­действие.

Все виды воздействия электрического тока на человека делятся на две группы:

1) электрические травмы (местные поражения тела в виде ожогов, металлизации кожи или механических повреждений);

2) электрические удары.

Последствия воздействия электрического тока классифицируются по своей тяжести на четыре степени:

I - судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II - то же с потерей сознания, но с сохранением работы сердца и ды­хания;

III - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыха­ния;

IV - клиническая смерть характеризуется отсутствием дыхания и кровообращения, которая может продолжаться от 4...5 до 8...10 минут в зависимости от тяжести поражения и индивидуальных особенностей орга­низма.

Характер и тяжесть поражения электрическим током зависит от сле­дующих факторов:

• силы тока;

• величины напряжения;

• рода и частоты тока;

• пути прохождения тока;

• продолжительности воздействия;

• сопротивления человеческого тела;

• психофизического состояния человека.

При опасности поражения электрическим током в соответствии с ПУЭ все помещения подразделяются на три класса:

• помещения без повышенной опасности;

• помещения с повышенной опасностью;

• особо опасные помещения.

2. Анализ опасностей поражения электрическим током

Поражение человека током возникает при замыкании электрической цепи через тело человека. Включение в цепь может произойти в следую­щих случаях:

1. случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2. прикосновения к нетоковедушим частям электроустановок, слу­чайно оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции или другой неисправности;

3. попадание под напряжение во время проведения ремонтных работ на отключенном оборудовании из-за ошибочного включения;

4. замыкание провода на землю и возникновение шагового напряже­ния.

Включение человека в цепь происходит по нескольким схемам: 1) между фазным проводом и землей (однофазное); 2) между проводами двух фаз (двухфазное); 3) между двумя точками земли, имеющими разные по­тенциалы; 4) между землей и нетоковедущими частями, оказавшимися под напряжением вследствие неисправности.

Двухфазное включение весьма опасно, поскольку к телу человека в этом случае прикладывается наибольшее возможное в данной сети напря­жение - линейное U_л. При таком включении ток, протекающий через чело­века (мА), будет определяться уравнением

I_ч=(U_л/R_ч)*1000=(3 80/1000)* 1000=3 80мА,

т.е. является безусловно опасным для человека.

Двухфазное включение одинаково опасно в сети как с изолирован­ной, так и с заземленной нейтралью.

Однофазное включение происходит гораздо чаще, но менее опасно, чем прикосновение к двум фазам. Объясняется это тем, что при однофазном включение напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного (U_л=*U_ф=1.73*U_ф), т.е.U_фв 1,73<U_л, следовательно, меньше и величина тока, проходящего через человека. Кроме того, на величину тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление пола, на ко­тором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.

В сети с заземленной нейтралью цепь тока, проходящего через чело­века, включает кроме сопротивления тела человека R_ч(1000 Ом), сопро­тивление основания, на котором он стоитR_п(О... 60000 Ом), сопротивле­ние его обувиR_об(О... 50000 Ом) и сопротивление заземления нейтрали ис­точника токаR₀ (4 Ом). Сила тока в мА в этом случае определяется по соотношению

I_ч=1000*U_л/1.73*(R_ч+R_п+R_об+R₀)

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай:

R_п=R_об=0, R₀=0

В результате

I_ч=1000*U_л/(1,73*R_ч)=1000*380/(1,73*1000)=220 мА.

Такой ток опасен для человека.

Если человек стоит на изолирующем основании, имеет на ногах не­проводящую обувь,то

I_ч=380/[1,73*(1000+60000+50000)]*1000=2 мА.

Такой ток безопасен для человека.

В сети с изолированной нейтралью ток, протекающий через челове­ка, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов, которая об­ладает большим сопротивлением. Величина тока, протекающего через че­ловека (мА), определяется для этого случая по соотношению

I_ч=1000*1,73*U_л/[3*(R_ч+R_п+R_об)+R_из],

где R_из- изоляция одной фазы сети относительно земли (по правилам не менее 50000 Ом). В случае наиболее неблагоприятных условий (R_п=R_об=0) это уравнение упростится:

I_ч=1000*1,73*U_л/(3*R_ч+R_из).

При U_л=380 В иR_из=50000 Ом получим

I_ч=1000*1,73*380/(3* 1000+50000)= 10 мА.

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), полученного для случая однофазного включения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Если же принять R_п=60000 Ом иR_об=50000 Ом, тоI_чбудет еще меньше.

Этот пример свидетельствует о том, что в сети с изолированной ней­тралью условия безопасности находятся в прямой зависимости не только от R_пиR_об, но и отR_из:чем лучше изоляция, тем меньше сила тока. про­текающего через человека.В сети с заземленной нейтралью положитель­ная роль изоляции проводов практически полностью утрачена.

Таким образом, при прочих равных условиях однофазное включение человека в сеть с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сеть с за­земленной нейтралью. Этот вывод справедлив для нормальных (безава­рийных) условий работы сети. В случае аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опас­ной. Это объясняется тем, что при такой аварии напряжение между фазой и землей в сети с изолированной нейтралью может вырасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение на­пряжения может быть незначительным.

В сетях напряжением выше 1000 В вследствие большой протяженно­сти, а, следовательно, большой емкостной проводимости между фазами и землей (т.е. R-из невелико), опасность однофазного и двухфазного включе­ний человека практически одинакова и не зависит от режима нейтрали се­ти. Любое из таких включений весьма опасно, т.к. сила тока, протекающего через человека, достигает очень больших значений.

Согласно ГОСТ 12.1005-76 электрическим замыканием на землю на­зывается случайное электрическое соединение токоведущей части непо­средственно с землей или с токоведущими частями конструкции, не изоли­рованными от земли.

Замыкание на землю может произойти: 1) из-за контакта между то­коведущими частями и заземленным корпусом оборудования; 2) при паде­нии на землю оборванного провода.

В этом случае ток растекается в земле во все стороны по радиусу т плотность его в земле убывает по мере удаления от заземлителя. Теорети­чески "поле растекания" простирается до бесконечности, однако в дейст­вительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя плотность тока практически равна нулю. Потенциал поверхности земли (изменяется с расстоянием от места замыкания на землю по гиперболическому закону (рис.1).

Напряжением прикосновения называется разность потенциалов обо­рудования и поверхности земли.

Чем ближе находится человек к заземлителю, тем выше потенциал поверхности земли, тем меньше напряжение прикосновения.

Напряжением шага называется разность потенциалов двух точек X₁и Х₂поверхности земли, которых одновременно касается человек

Рис. 1. Изменение потенциала поверхности земли

Чем ближе к месту замыкания на землю находится человек, тем больше разность потенциалов, тем больше величина напряжения шага.