ПОЛНЫЙ КОНСПЕКТ

Рис. 2.3 Зависимость тока, протекающего через тело человека, от напряжения и места приложения контакта

Как указывалось в П.1. наиболее чувствительные к электрическому току являются сердце и легкие. Ток в человеке проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объясняется большой разницей в удельном сопротивлении различных тканей (костная, мышечная, жировая). Установлено, что при пути тока «рука - рука» через сердце проходит 3,3 % общего тока, «левая рука - ноги» - 3,7 %, а «правая рука - ноги» - 6,7 %, «голова - ноги» - 6,8 и «голова - руки» - 7%.

Предельно допустимое значение напряжения прикосновения Uпр. и токов Ih, протекающих через тело человека установлены ГОСТом 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов». Uпр и Ih соответствуют путям тока в теле человека от одной руки к другой и от руки к ногам.

Сопротивление тела человека при нормировании Uпр и Ih приняты:

Rh = 6 кОм при U ≤ 50 В и Rh = 1,0 кОм при U > 50 В. (Рекомендованы международной электротехнической комиссии МЭК : U = 25 В – Rh = 2500 Ом; U = 50 В – Rh = 2000 Ом; U = 250 В – Rh = 1000 Ом; U > 250 В – Rh = 650 Ом).

Напряжение прикосновения (Uпр) и ток (Ih), протекающий через тело человека при нормальном режиме работы (неаварийном) электроустановок, не должны превышать значений, указанных в табл. 1

Допустимые величины Uпр и Ih. Таблица 1*

* Примечание 1) Продолжительность воздействия не более 10 мин. в сутки.

2) При температуре воздуха t >25°С и его относительной влажности >

121

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

75 % Uпр и Ih должны быть уменьшены в 3 раза.

Такие значения Uпр и Ih (табл. 1) при нормальном режиме работы электроустановок должна обеспечивать соответствующая изоляция токоведущих частей.

При аварийном режиме производственных и бытовых электроустановок предельно допустимые уровни Uпр и Ih зависят от режима нейтрали, напряжения установки (до или выше 1000 В), продолжительности действия тока, назначения электроустановок, рода и частоты тока и т.п. Некоторые допустимые уровни Uпр и Ih приведены в табл. 2.

Таблица 2

Значения Uпр и Ih (фрагмент из норм).

При нормировании предельно допустимых значений Uпр и Ih в зависимости от продолжительности действия тока на человека предусматривается, что за это время должна сработать автоматика защитного отключения и основная защита отключить поврежденную электроустановку.

3. Причины поражения человека электрическим током

Применяемые в настоящее время организационные и технические мероприятия позволяют вероятность поражения электрическим током поддерживать на уровне Р ≈ 1/(1 · 105….. 1 · 106). Технические разработки средств защиты от поражения током позволяют довести вероятность поражения до величины Р ≈ 1/(1 · 107….. 1 · 108). Однако ни одна страна в мире из-за экономической целесообразности не применяет в настоящее время эти средства защиты.

122

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Ежегодно в Украине от поражения электрическим током погибает почти 1500 человека (из них около 300 детей), а электротравмы получают около 9000 человек. Уровень электротравматизма в Украине в десятки раз превышает показатель электротравматизма для европейских стран, а также США и Японии

(Ж. ОТ. № 10, 2005 г.)

Анализ статистических данных показывает, что электротравматизм в Украине происходит по следующим причинам:

-около 40-50 % электротравм объясняется неправильной эксплуатации оборудования, приводящей к снижению сопротивления изоляции и появлению напряжения на нетоковедущих частях (корпусах) оборудования;

-не менее 25-30 % электротравм происходит по причине плохой организации рабочего места и неудовлетворительного обучения работников вопросам электробезопасности;

-от 30 до 35 % поражений вызывают конструкционные недостатки электрооборудования и его неправильный монтаж, а также применения для большинства электрооборудования корпусов из электропроводящего материала (металла).

Приведенные данные свидетельствуют что 60-65 % всех электротравм происходит из-за неправильной эксплуатации электрооборудования, плохой организации рабочего места и неудовлетворительного обучения работников вопросам электробезопасности, т.е в основном из-за человеческого фактора. Из результатов анализа вытекает: электротравматизм в Украине можно снизить в 2-2,5 раза за небольшой промежуток времени без существенных материальных

ифинансовых затрат в основном соответствующими организационными мероприятиями.

Для создания необходимого уровня электробезопасности применяют комплекс организационных и технических мероприятий, т.к. одним каким – либо мероприятием создать требуемый уровень защиты от поражения электрическим током невозможно.

4.Организационные мероприятия по электробезопасности

Корганизационным мероприятиям по защите от поражения человека током относятся:

- обучение работников основам электробезопасности при поступлении на работу (инструктаж на рабочем месте) и проведение повторного инструктажа не реже 1 раза в год или 1 раз в 3 года в зависимости от профессии или должности со сдачей экзамена и получением квалификационной группы по технике безопасности ;

- выполнении работы в электроустановках по распоряжению или наряду

–допуску;

-инструкции по безопасному обслуживанию оборудования с электрическими элементами;

-плакаты по электробезопасности и т.п.

123

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В соответствии с ПТЭ и ПТБ для персонала, обслуживающего (работающего) электроустановки, установлено 5 квалификационных групп по технике безопасности.

I квалификационная группа присваивается неэлектротехническому производственному персоналу: обслуживающему электропечи, пердвижные машины и механизмы с электроприводом, работающим с ручными электрическими машинами и другими переносными электроприемниками и т.п.

II. квалификационная группа присваивается квалификационной комиссией неэлектротехническому персоналу, обслуживающему установки и оборудование с электроприводом, - электросварщики, термисты установок ТВЧ, машинисты грузоподъемных машин и т.д.

Элекротехническому персоналу: электромантером, начинающим инженером и техникам.

III. квалификационная группа присваивается только электротехническому персоналу. Эта группа дает право единоличного обслуживания, осмотра, подключения и отключения электроустановок от сети напряжения до 1000 В.

IV квалификационная группа присваивается только лицам электротехнического персонала. Лица с квалификационной группой не ниже IV имеют право на обслуживание электроустановок напряжением выше 1000 В.

V квалификационная группа присваивается лицам, ответственным за электрохозяйство, и другому инженерно-техническому персоналу в установках напряжением выше 1000 В.

Лица с V квалификационной группой имеют право отдавать распоряжения и руководить работами в электроустановках напряжением как до 1000 В, так и выше.

5. Технические мероприятия по предупреждению электротравматизма

К техническим мероприятиям по предупреждению электротравматизма относят:

-выбор типа сети электроснабжения;

-соответствующую изоляцию тоководящих частей электроустановок;

-ограждение неизолированных элементов электроустановок и его блокировку;

-применения малого напряжения;

-защитное заземление электрооборудования;

-зануление электрооборудования;

-защитное отключение электрооборудования при его неисправности;

-индивидуальные электротехнические защитные средства.

5.1. Выбор типа сети электроснабжения

Для снабжения электроэнергией промышленных, общественных и жилых зданий в основном применяют трехфазные сети переменного тока частотой 50 Гц. Наиболее широкое применение в промышленности нашли сети с

124

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

изолированной нейтралью источника тока (рис. 5.1.) и с глухозаземленной нейтралью источника тока (рис. 5.2.)

Рис. 5.1. Трехфазная сеть с изолированной нейтралью

Рис. 5.2. Трехфазная сеть с глухозаземленной нейтралью и нулевым защитным проводником (Н.З.П)

125

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Анализ этих сетей показывает, что при двухполюсном включении человека в сеть (рис. 5.1., а и рис. 5.2., а) независимо от режима нейтрали источника тока и сопротивления изоляции человек оказывается под линейным

напряжением (Uл = 3 · Vф) и через него будет протекать ток величиной

Ih(II)=Vл/Rh = 380 / 1000 = 0,38 А = 380 мА, что, значительно выше (при τ ≥ 1с)

тока фибрилляционного допустимого (см. табл. 2). Следовательно при двухполюсном включении человека в сеть обе сети одинаково опасны.

При однополюсном включении человека в сеть небольшой протяженностью (при С = 0) (рис. 5.1, б) величины тока, протекающего через человека, значительно уменьшается вследствие того, что в электрическую цепь последовательно включается сопротивление изоляции (rи) других фаз

допустимого (I н.д.= 6 мА) и находится на уровне тока ощутимого. В сетях с глухозаземленной нейтралью при однополюсном включении в сеть (рис. 5.2, а) величина тока, протекающего через человека, будет Ih(I) = Uф / Rh = 220 / 1000

=0,22 А = 220 мА, что выше допустимого значения тока фибрилляционного. Следовательно сети с изолированной нейтралью небольшой протяженностью, когда их емкостью можно принебречь (С = 0), при однополюсном включении в сеть человека менее опасны, чем сети с глухозаземленной нейтралью источника тока.

Величина тока, проходящего через человека, при однополюсном включении в сеть с изолированной нейтралью и значительной емкостью (рис. 5.1, в), т.е. С ≠ 0, равна Ih = Uф / (Rh + (z/3))= 220 / (1000 +(10000/3)) = 0,0507 А

=50,7 мА. Такая величина тока превышает длительно (τ > 1с) допустимый ток фибрилляционный (см. табл. 2).

где Z – полное сопротивление изоляции сети относительно земли составляет обычно коло 10 кОм.

При аварийном режиме (когда одна из фаз сети замкнута на землю или оборудование) в сетях с изолированной нейтралью (рис. 5.1, г) при однополюсном включении в сеть человек оказывается практически под линейным напряжением и через него протекает ток, такой же величины, что и при двухполюсном включении в такую же сеть. Величина этого тока равна Ih =

3 · Vф / (Rh + rз) = 3 · 220 / (1000 + (20…30)) ≈ 0,3699 А = 369,9 мА, что значительно превышает длительно (τ ≥ 1с) допустимый ток фибрилляционный

(табл. 2).

где rз – сопротивление растеканию тока в месте замыкания фазы, обычно равно 20…30 Ом.

В сети с глухозаземленной нейтралью источника тока (рис. 5.2, б) при аварийном режиме и однополюсном включении человека в сеть он окажется под напряжением прикосновения (Uф < Uпр < Uл) больше фазного, но меньше линейного напряжения. При Uф = 220 В достигнет величины Uпр = 240 – 260

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

0,2591 А = 259,1 мА, что также значительно больше длительно (τ ≥ 1с) допустимого тока фибрилляционного (табл. 2). Где R0 – сопротивление основного заземляющего устройства нейтрали источника тока, R0 = 4 0м.

Анализ сетей по опасности поражения человека током показал, что менее опасны сети с изолированной нейтралью небольшой протяженностью при нормальном режиме. Во всех других случаях сети с изолированной и глухозаземленой нейтралью источники тока практически одинаково опасны как при однополюсном, так и двухполюсном включении в электрическую сеть в нормальном и аварийном режимах работы.

Сети с изолированной нейтралью применяют в тех случаях, когда можно поддерживать сопротивление изоляции на высоком уровне и когда емкость сети относительно земли незначительна (сети небольшой протяженности – до 1

– 1,5 км). Их применяют в опасных и особо опасных производствах по поражению электрическим током (шахты, рудники, взрывоопасные помещения), а также когда при аварийном режиме нельзя отключить потребителя( I категория).

Во всех других случаях предпочтение отдают сетям с глухозаземленной нейтралью, в которых можно применять оборудование на два напряжения (на 220 и 380 В) без дополнительных понижающих устройств, а защита осуществляется путем его селективного автоматического отключения при авариях или неисправностях.

Сети при напряжении выше 1000 В представляют повышенную опасность независимо от режима нейтрали, режима работы или вида включения в электрическую сеть (однополюсное или двухполюсное включение). Во всех случаях величина тока, протекающего через человека, будет значительно (в несколько раз, а иногда и на несколько порядков) превышает допустимые значения.

5.2.Сопротивление изоляции токоведущих частей

Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок. Сопротивление изоляции в сетях с изолированной нейтралью определяет ток через человека (см. рис 5.1). В сетях с заземленной нейтралью ток через человека не зависит от сопротивления изоляции (рис. 5.2), но при плохом ее состоянии часто происходит ее повреждение, что приводит к коротким замыканиям на землю (корпус), а это представляет опасность поражения людей током, прикоснувшимся к корпусу оборудования или появлению шагового напряжения на территории электроустановки.

Сопротивление изоляции в установках напряжением до 1000 В регламентировано ПУЭ, ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей и должно быть не менее 0,5 МОм в условиях с нормальными параметрами окружающей среды. При повышенной влажности окружающей среды или при агрессивных газах и парах (пары кислот и щелочей), сопротивление изоляции проводов и кабелей должны быть не менее 1,0 МОм. Для электрических печей – ванн с расплавленными средами сопротивление изоляции этих объектов в холодном состоянии должно быть не ниже 0,5 МОм. Необходимое сопротивление

127

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

изоляции электродвигателей, трансформаторов и другого электрооборудования рассчитывается по специальным формулам, приведенным в ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей.

Регламентируется сопротивление изоляции только отдельных участков сети, находящихся между двумя разъединителями (рис. 5.3.) или двумя предохранителями. Нормируется сопротивление между фазами, а также между каждой фазой и землей. В установках напряжением до 1000 В сопротивление изоляции измеряют не реже одного раза в год при помощи мегаомметра (МОм) на напряжение 1000 В. (см. рис. 5.3).

В электроустановках напряжением выше 1000 В сопротивление изоляции испытывают повышенным выпрямленным напряжением величиной Uис = (2 - 6) · Uн в течение 5…15 мин в зависимости от номинального напряжения (Uн) испытуемой сети. Если за время испытания не произошел пробой изоляции, то считается она выдержала испытание. После испытания повышенным напряжением обязательно нужно проверить целостность изоляции мегаомметром, т.к. в момент отключение от источника испытания мог произойти пробой и приборы его не зарегистрировали.

На подстанциях напряжением выше 1000 В часто проводят постоянный контроль за сопротивлением изоляции при помощи специальных устройств и приборов.

Рис. 5.3. Схема измерения сопротивления изоляции мегаомметром

5.3. Ограждение и блокировка электрооборудования

Многие элементы электроустановок (контакты включателей, ножи рубильников, металлические нагреватели электропечей, металлические электроды печей-ванн с расплавленными средами, электроды ионного нагрева и электролитического травления, индукторы установок ТВЧ, троллеи для мостовых кранов и кранбалок и т.п.) по условиям работы не изолируются. Кроме того, часть элементов электроустановок находятся под высоким напряжением (повысительный трансформатор, колебательный контур анодного напряжения, высокочастотный закалочный трансформатор установок ТВЧ и др.), к которым приближаться на расстояние менее допустимого опасно.

128

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Чтобы исключить возможность прикосновения к неизолированным элементам или опасного приближения к изолированным токоведущим частям высокого напряжения их ограждают или располагают на недоступной высоте либо в недоступном месте. При повышенной опасности ограждения блокируют с включателями электроустановок.

В установках напряжением до 1000 В ограждения могут быть как сплошными, так и сетчатыми. Размер ячейки сетки не более 25 х 25 мм. Высота ограждений в помещениях должна быть не менее 1,8 м; расстояние от токоведущих частей до ограждений (в установках U ≤ 1000 В): при сплошном – не менее 95 мм, при сетчатом – не менее 165 мм.

Применяют в цехах два вида блокировок: механические и электрические. Механические блокировки применяют для блокирования кожухов рубильников, пускателей, выключателей с их включающим устройством (рис. 5.4). При включенном рубильнике (пускателе) механическое устройство не позволяет снять ограждающий кожух, а при снятом ограждающем кожухе механизм не позволяет включить рубильник (пускатель).

Рис. 5.4. Механическая блокировка рубильника 1 – рубильник; 2, 3 – выступы; препятствующие включению рубильника

при снятом кожухе или снятию кожуха при включенном рубильнике

Электрические блокировки в цехах применяют для блокирования с электромагнитными пускателями (контакторами) заслонок и крышек электрических нагревательных камерных и шахтных печей, ограждающие кожухи конденсаторных батарей машинных генераторов, дверцы металлических шкафов ламповых генераторов ТВЧ (анодный трансформатор, анодный выпрямитель, колебательный контур, высококачественный закалочный трансформатор и др.). При расположении машинных и ламповых генераторов ТВЧ в отдельных помещениях двери в них блокируют с пускателями установок.

129

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Принципиальная схема электрической блокировки двери с электромагнитным пускателем приведена на рисунке 5.5.

Рис. 5.5. Схема электрической блокировки дверей

Принцип действия электрической блокировки состоит в том (рис. 5.5), что в цепь управления магнитного пускателя или контактора установлены специальные контакты БК, механически связанные с открывающимися устройствами в ограждениях. При открывании дверей блокировочные контакты БК размыкают цепь катушки МП пускателя, что приводит к отключению электроустановки от электрической сети. При обрыве этой цепи электроустановка отключается так же, как и при открывании дверей. Это предотвращает возможность несчастного случая при неисправной цепи блокировки. Электроустановка не может быть включена при закрывании дверей, так как замыкание блокировочных контактов БК еще недостаточно: для включения электроустановки требуется обязательно нажать кнопку «Пуск».

Для обеспечения безопасности необходимо, чтобы блокировочные контакты размыкались уже при незначительном растворе дверей (100 – 150 мм), чтобы человек не мог проникнуть за ограждение при неразомкнувшихся контактах.

Электрические блокировки люков и дверей в ограждении грузоподъемных кранов должны автоматически отключать неизолированные троллейные шины при выходе персонала на галерею крана.

В производствах особо опасных по поражению электрическим током при напряжении переменного тока свыше 12 В, постоянного свыше 15 В; в производствах повышенной опасности – при напряжении переменного тока свыше 36 В и постоянного тока свыше 40 В при работе на электрооборудовании электрические блокировки должны исключать прикосновение рабочего инструментом к токоведущим элементам и токопроводящим средам ванн. Для этого двери и другие открывающие устройства в ограждениях необходимо блокировать с магнитным пускателем установки.

5.4.Применение малого напряжения

Впромышленности широкое применение нашел ручной переносной электрифицированный инструмент, а также стационарные электроустановки,

130

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com