методы по бж / UML_4562

УДК 699.81 (07.07)

Бакаева Т.Н. Методические указания к лабораторным работам «Опасность поражения электрическим током и меры защиты» по курсам «Безопасность жизнедеятельности» и «Техносферная безопасность». − Таганрог, 2010. − 72 с.

Методические указания предназначены для изучения раздела «Электробезопасность» и содержат цикл лабораторных работ, которые могут выполнять студенты бакалавриата и специалисты всех направлений при изучении дисциплин «Безопасность жизнедеятельности» и «Техносферная безопасность» (по выбору преподавателя). Содержат контрольные вопросы и тестовые задания в помощь преподавателю и студенту, изучающему эту тему.

Рецензент Л.В. Толмачева, канд. техн. наук, доцент каф. ПиБЖ ТТИ ЮФУ.

2

4.3. Порядок выполнения работы «Анализ безопасности трехфазных электрических сетей напряжением до 1000 В» 46 Контрольные вопросы по теме: «Анализ безопасности трехфазных электрических сетей напряжением до 1000 В» 49

3

4

1. Комплексная цель

Изучить опасность явления растекания тока в земле, причины его возникновения и выявить факторы, влияющие на величину шагового напряжения и напряжения прикосновения.

Ознакомиться с различными методами защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В.

Научиться оценивать опасность прикосновения человека к нетоковедущим частям электрических сетей напряжением до 1000 В.

Выявить особенности технических мер защиты от поражения электрическим током при контакте с нетоковедущими частями электрооборудования.

Исследовать эффективность защитного заземления, зануления и отключения (УЗО) в трехфазных трехпроводных и пятипроводных сетях напряжением до 1000 В.

2.Теоретическая часть

2.1.Опасность поражения электрическим током

Статистика электротравматизма показывает, что смертельные поражения электрическим током составляют 2,7 % от общего числа смертельных несчастных случаев. Несчастных случаев в электроустановках напряжением до 1000 В примерно в 3 раза больше, чем в электроустановках напряжением выше 1000 В.

Степень опасного и вредного воздействия электрического тока на человека зависит: от рода и величины напряжения и тока; частоты электрического тока; пути тока через человека; продолжительности воздействия электрического тока; условий внешней среды (ГОСТ

12.1.019-79 (2001)).

Следует выделить два вида поражений электрическим током:

электрические травмы и электрический удар.

Электрические травмы представляют собой местные поражения тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи.

Электрический удар (шок) наблюдается при воздействии малых токов – сотен миллиампер и соответственно при небольших

5

напряжениях, как правило, до 1000 В. При столь малой мощности выделение тепловой энергии ничтожно и не вызывает ожога.

Ток действует на нервную систему и мышцы, причем может возникнуть паралич отдельных органов. Паралич мышц легких, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу.

Небольшие токи лишь вызывают неприятные ощущения. Если ток имеет величину, достаточную, чтобы парализовать мышцы рук, человек не способен самостоятельно освободиться от токоведущих частей. Таким образом, действие тока будет длительным.

Ток величиной несколько десятков миллиампер при длительном воздействии (более 15 – 20 с) приводит к параличу дыхания.

Фибрилляция и паралич сердца вызывается током в несколько сотен миллиампер при сравнительно малой длительности воздействия (доли секунды).

Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца. При этом сердце затрачивает значительную энергию, но не производит полезной работы, кровообращение прекращается, сердце истощается и останавливается. При параличе мышцы сердца расслабляются и остаются в таком состоянии. Как при параличе, так и при фибрилляции работа сердца самостоятельно не восстанавливается. Необходимо оказание первой помощи.

Втабл. 2.1 приведены величины постоянного и переменного тока, которые вызывают определенные воздействия на человека.

Вприведенной таблице можно выделить следующие пороговые величины тока:

1. Порог ощущения – наименьшая ощутимая величина тока (0,5

–1,5 мА).

2. Порог неотпускающего тока – наименьшая величина тока,

при которой человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток свыше 10 – 15 мА. Токи меньшей величины называются отпускающими.

Смертельный фибрилляционный ток (100 мА и более)

Как видно из табл. 2.1, опасность поражения током тем больше, чем больше величина тока, проходящего через человека. Однако эта

6

Индивидуальные особенности людей в значительной степени определяют исход поражения. Ток, вызывающий лишь слабые ощущения у одного человека, может быть неотпускающим для другого. Характер воздействия при одной и той же величине тока зависит от состояния нервной системы и всего организма в целом, а также от веса человека и его физического развития.

Отмечено, что для женщин пороговые значения тока приблизительно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

На рис. 2.1 приведены зависимости величины тока, вызывающего определенные воздействия на человека, от частоты. Согласно приведенным зависимостям ток частотой 500 Гц не менее опасен, чем 50 Гц.

Установлено, что переменный ток частотой 50 – 60 Гц более опасен, чем постоянный. Из рис. 2.1 видно, что одни и те же воздействия вызываются большими величинами постоянного тока, чем переменного. Однако даже небольшой постоянный ток ниже порога ощущения при быстром разрыве цепи дает очень резкие болевые ощущения, иногда вызывающие судороги мышц рук.

2.2. Явления при стекании тока в землю

Стекание тока в землю происходит через проводники, имеющие непосредственный контакт с землей. Это могут быть специально установленные заземлители корпусов электроустановок, случайно упавшие на землю поврежденные электрические провода, электропроводные опорные части оборудования, установленного на земле. Причиной появления тока на корпусах машин и агрегатов могут быть пробой изоляции и замыкание токоведущих частей на корпус.

8

Рис. 2.1. Зависимость порогов ых значений тока через тело человека от частоты: нижняя зависим ость – порог не отпускающего тока д ля 1,5 % испыту емых; верхняя – то же для 100 %

Стекание тока в землю сопрово ждается образованием в грунте вокруг элемента, связывающего электроустановку с землей (чаще всего заземлителя), потенциала, величина которого убывает с увеличением расстоян ия от места стекания тока, так как земля имеет сопротивление. Приняв для простоты анализа, что заземлитель имеет полусферическую форму, а грунт во всем объеме однороден и имеет, следовательно, одинаковое электрическое сопротивл ение, получим картину изменения потенциала в земле вокруг заземл ителя (рис. 2.2).

Ток в земле растекается от заземлителя во все стороны пространства одинак ово равномерно, а ее потенциал изменяется по мере удаления от места стекания тока в любой вертикальной плоскости, проходящей через ось заземлителя, по зави симости

9

Рис. 2.2. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

где ϕx – потенциал земли на расстоянии x от места стекания тока

T – радиус заземлителя.

Изменение потенциала земли от места стекания тока на землю описывается уравнением гиперболы (2.1). Пространство изменения указанного потенциала описывается телом вращения, образуемым гиперболой относительно вертикальной оси (см. рис. 2.2).

На расстоянии более 20 м от места стекания тока на землю дальнейшим уменьшением потенциала земли можно пренебречь. Это расстояние принято называть зоной нулевого потенциала.

Напряжение прикосновения Uпр для человека, стоящего на

земле и касающегося руками оборудования, имеющего связь с землей, например, через заземление, определяется выражением

Uпр = Uн - Uр , где Uр – потенциал рук; Uн – потенциал ног. Потенциал рук равен потенциалу на корпусе установки, которого

10