izolyaciya-2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Волгоград 2012

УДК

Р е ц е н з е н т :

зав. кафедрой «Машиноведение, безопасность жизнедеятельности и методика преподавания безопасности жизнедеятельности» Волгоградского государственного социально-педагогического университета,

доцент Ю. Н. Кондауров

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Кудашев, С. В.

Основы электробезопасности. Контроль изоляции: методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» / С. В. Кудашев, В. Ф. Желтобрюхов. – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012.- 37 с.

Методические указания содержат теоретические основы электробезопасности и требования, предъявляемые к изоляции токоведущих частей. Приведены методы контроля и измерения сопротивления изоляции электрических проводов.

Предназначены для студентов различных форм обучения всех специальностей, изучающих курс «Безопасность жизнедеятельности».

Ил. 9. Табл. 6. Библиогр.: 17 назв.

© Волгоградский государственный технический университет, 2012

___________________________________________

Составители:

Сергей Владимирович Кудашев Владимир Федорович Желтобрюхов

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Темплан 20___г., поз. №___.

Подписано в печать ___________. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63.

Тираж __экз. Заказ 904.

Волгоградский государственный технический университет. 400131, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ИУНЛ ВолгГТУ. 400131, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 7.

2

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Освоение методики периодического контроля сопротивления изоляции электрических проводов между фазами и относительно земли.

2.Установление соответствия полученных результатов требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

2.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1Действие электрического тока на человека

Э л е к т р о б е з о п а с н о с т ь – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12.1.009-76 «Электробезопасность. Термины и определения»).

Влияние электрического тока на организм человека может быть охарактеризовано по ряду признаков:

1) к л а с с и ф и к а ц и я п о о с н о в н ы м п р и ч и н а м н е с ч а с т н ы х с л у ч а е в о т в о з д е й с т в и я э л е к т р и ч е с к о г о т о к а :

-случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

-появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования вследствие повреждения изоляции токоведущих частей, замыкания фазы сети на землю, падения провода, находящегося под напряжением, на конструктивные части электрооборудования и т. д.;

-появление напряжения на отключенных токоведущих частях из-за ошибочного включения электроустановки, замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями, разряда молнии в электроустановку и т. д.;

-возникновение напряжения шага на поверхности земли в результате замыкания провода на землю, выноса потенциала протяженными токопроводящими предметами (трубопроводы, рельсы), неисправностей в устройстве защитного заземления и т. д.

2) к л а с с и ф и к а ц и я п о д е й с т в и ю э л е к т р и ч е с к о г о т о к а н а о р г а н и з м ч е л о в е к а :

-термическое действие тока (ожоги отдельных участков тела);

-электролитическое (химическое) действие тока (разложение крови и других органических жидкостей организма, приводящее к нарушению их физикохимического состава);

3

-биологическое действие тока (раздражение и возбуждение живых тканей организма, сопровождающееся непроизвольными сокращениями мышц, в т. ч. легких и сердца);

-механическое действие тока (сильное сокращение мышц вплоть до их разрыва, вывих суставов и повреждение костей);

-световое действие тока (поражение глаз).

3) к л а с с и ф и к а ц и я п о в и д а м п о р а ж е н и я э л е к т р и ч е с к и м т о к о м :

-электрические травмы (четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги);

-электрические удары (возбуждение живых тканей организма, за счет проходящего через него электрического тока, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц).

4) к л а с с и ф и к а ц и я п о в и д а м э л е к т р и ч е с к и х т р а в м :

-электрические ожоги (различают: токовой ожог – обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и являющийся следствием преобразования электрической энергии в тепловую; дуговой ожог – вызывает электрическая дуга, образующаяся при более высоких

напряжениях между токоведущей частью и телом человека (температура дуги

> 3500 0С)):

а) I-ая степень ожога – покраснение кожи;

б) II-ая степень ожога – образование пузырей;

в) III-ая степень ожога – омертвление всей толщи кожи; г) IV-ая степень ожога – обугливание тканей;

-электрические знаки – четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока (знаки бывают в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей);

-металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавляющегося под действием электрической дуги;

-электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи;

-механические повреждения – возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека, приводя к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихам и переломам костей.

5) к л а с с и ф и к а ц и я п о с т е п е н и э л е к т р и ч е с к о г о у д а р а : а) I-ая степень удара – судорожное сокращение мышц без потери

сознания;

4

б) II-ая степень удара – судорожное сокращение мышц, сопровождающееся потерей сознания с сохранением дыхания и работы сердца;

в) III-ая степень удара – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и (или) дыхания;

г) IV-ая степень удара – клиническая смерть (отсутствие дыхания и кровообращения).

6) к л а с с и ф и к а ц и я п о п р и ч и н а м с м е р т и в р е з у л ь т а т е п о р а ж е н и я э л е к т р и ч е с к и м т о к о м :

-прекращение работы сердца – может быть обусловлено прямым (ток протекает через область сердца) и рефлекторным (ток протекает через центральную нервную систему) воздействием;

-фибрилляция сердца – беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца (фибрилл), приводящее к прекращению кровообращения;

-асфиксия (удушье) – болезненное состояние, обусловленное недостатком кислорода и избытком углекислого газа в организме и приводящее к потере сознания, прекращению дыхания, остановке сердца и клинической смерти;

-электрический шок – тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания и обмена веществ.

Шок имеет две фазы: I-ая фаза – фаза возбуждения и II-ая фаза – фаза торможения и истощения нервной системы (наблюдается учащение пульса, ослабевает дыхание и возникает угнетенное состояние).

2.2 Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

Характер и последствия прохождения электрического тока через человека определяются следующими факторами:

а) в е л и ч и н а э л е к т р и ч е с к о г о т о к а – различают следующие виды электрического тока:

-ощутимый ток – электрический ток, вызывающий ощутимые раздражения при прохождении через организм человека;

-отпускающий ток – электрический ток, не вызывающий при прохождении через тело человека непреодолимых судорожных сокращений мышц руки, в которой зажат проводник;

-неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки;

-фибриляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека фибрилляцию сердца.

Всоответствии с законом Ома, с увеличением силы тока – сопротивление тела человека падает, так как усиливается местный нагрев кожи. Рост

5

напряжения приводит к разрушению наружных роговых слоев кожи, что способствует уменьшению сопротивления кожи и увеличению силы тока.

Пороговые величины различных видов тока показаны в табл. 1.

Примечание. * При силе тока > 5 А происходит мгновенная остановка сердца без его фибрилляции.

б) р о д и ч а с т о т а э л е к т р и ч е с к о г о т о к а – различают постоянный и переменный ток. Исходя из табл. 1 видно, что постоянный ток фактически в 4-5 раз безопаснее переменного. Это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный.

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела человека уменьшается, что приводит к увеличению силы тока, проходящего через человека и, следовательно, повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет переменный электрический ток с частотой 20-1000 Гц. При частотах < 20 Гц или > 1000 Гц опасность поражения током снижается.

Впромышленности токи высокой частоты применяют для обессоливания

иобезвоживания нефти, термообработки металлов и дистанционного управления. Возникающие от этих токов электромагнитные поля также неблагоприятно воздействуют на организм человека.

Постоянные токи с частотой > 50 000 Гц не вызывают электрического удара, однако опасность получения термических ожогов остается. Количество тепла (Q, кДж), выделяемого в ткани человека при прохождении электрического тока определяется исходя из закона Джоуля-Ленца:

= чел ∙ чел ∙ , (1)

где Iчел – электрический ток, прошедший через тело человека, мА; Rчел – сопротивление тела человека (в расчетах принимается 1000 Ом); τ – продолжительность прохождения тока, с.

в) п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь в о з д е й с т в и я э л е к т р и ч е с к о г о т о к а – определяет исход поражения при прохождении тока через тело человека (тяжелые и смертельные травмы). Чем дольше действует электрический ток на организм, тем тяжелее последствия. Безопасным

6

считается длительное воздействие тока силой 1 и 6 мА при продолжительности не более 30 с.

Влияние длительности прохождения электрического тока через тело человека на исход поражения оценивается эмпирической формулой:

где Iчел – электрический ток, прошедший через тело человека, мА; τ – продолжительность прохождения тока, с (τ ≤ 1 с).

г) п у т ь п р о х о ж д е н и я э л е к т р и ч е с к о г о т о к а ч е р е з т е л о ч е л о в е к а – играет существенную роль в исходе поражения, т. к. могут быть затронуты жизненно важные органы (сердце, легкие и головной мозг).

Петля тока – возможный путь прохождения электрического тока через тело человека (рис. 1). Опасными путями прохождения тока являются «голова – руки» и «голова – ноги». Наиболее часто встречаются петли тока «рука – рука», «рука – ноги» и «нога – нога». Ток может проходить через тело и другими путями – «спина – руки», «плечо – кисть руки» и т. д.

Рис. 1. Варианты петель тока.

д) и н д и в и д у а л ь н ы е с в о й с т в а ч е л о в е к а – состояние здоровья, физическое развитие, масса и степень подготовленности к работе с электрооборудованием (утомление, голод, эмоциональное возбуждение и опьянение снижают подготовленность) обуславливают исход поражения электрическим током. Так, болезни кожи, легких, щитовидной железы, сердечно-сосудистой и нервной систем повышают чувствительность к действию тока.

Сопротивление тела человека может меняться в довольно широких пределах (3-100 кОм, причем сопротивление внутренних слоев тела составляет

7

всего 300-500 Ом) и зависит от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная), плотности и площади контакта, величины тока, пройденного через человека, приложенного напряжения, частоты и времени воздействия тока. Загрязнение кожи вредными веществами (запыленность, загазованность и задымленность) и повреждения приводят к снижению ее сопротивления. Для проведения электротехнических расчетов величину сопротивления тела человека следует принимать равной 1000 Ом.

Общее сопротивление человека (ΣRчел) эквивалентно сумме сопротивления нескольких включенных последовательно элементов: тела человека (Rтч), одежды (Rод) (при прикосновении участком тела, защищенным одеждой), обуви (Rоб) и опорной поверхности (Rоп):

чел = тч + од + об + оп . (3)

Из указанного равенства видно, что важное значение имеет изолирующая способность полов и обуви для обеспечения безопасности людей от поражения электрическим током.

е) к р и т е р и и б е з о п а с н о с т и э л е к т р и ч е с к о г о т о к а – устанавливаются в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов». Для оценки безопасных условий исходят из величин допустимых (безопасных) напряжений. Так, безопасным считается напряжение 36 В (для светильников местного освещения и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (для переносных светильников).

Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в табл. 2. Данные значения установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.

Примечания: 1) Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействий не более 10 мин в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения. 2) Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 0С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в три раза.

ж) у с л о в и я в н е ш н е й с р е д ы – показаны в п. 2.3.

8

2.3 Классификация помещений по опасности поражения людей электрическим током

Э л е к т р о п о м е щ е н и я – помещения или отгороженные (например, сетками) части помещения, в которых расположено

1)сухие (нормальные) помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %;

2)влажные помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха более 60 %, но не превышает 75 %;

3)сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха превышает 75 %;

4)особо сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении покрыты влагой);

5)жаркие помещения – помещения, в которых под воздействием

различных тепловых излучений температура постоянно или периодически (более 1 суток) превышает 35 0C (например, помещения с сушилками, обжигательными печами, котельные);

6)пыльные помещения – помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин и аппаратов и т. п.:

-пыльные помещения с токопроводящей пылью;

-пыльные помещения с нетокопроводящей пылью;

7)помещения с химически активной или органической средой –

помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

К л а с с и ф и к а ц и я п о м е щ е н и й в о т н о ш е н и и о п а с н о с т и п о р а ж е н и я л ю д е й э л е к т р и ч е с к и м т о к о м включает (в соответствии с ПУЭ):

а) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;

б) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

-сырость (относительная влажность воздуха превышает 75 %);

-токопроводящая пыль;

9

-токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

-высокая температура (выше 35 0C);

-возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

в) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

-особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100 %);

-химически активная или органическая среда;

-одновременно два или более условий повышенной опасности;

-территория открытых электроустановок (приравнивается к особо опасным помещениям).

2.4 Схемы включения человека в электрическую цепь

Э л е к т р о у с т а н о в к а – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

Различают открытые или наружные электроустановки (не защищены зданием от атмосферных воздействий) и закрытые или внутренние электроустановки (размещены внутри здания, защищающего их от атмосферных воздействий).

Все электроустановки условно делятся на работающие под напряжением до 1000 В и выше 1000 В. Если установки работают под напряжением выше 1000 В, то прикосновение к токоведущим частям опасно в любых условиях. При эксплуатации электроустановок, работающих под напряжением до 1000 В, человек может быть поражен током в результате случайного прикосновения к токоведущим частям или корпусам электрооборудования, оказавшимися под напряжением при замыкании на них тока.

Анализ опасности поражения током в электрических цепях базируется на следующих основополагающих понятиях:

1) линейное напряжение (Ul) – это напряжение между фазными проводами

сети;

2) фазное напряжение (Uφ) – это напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазными и нулевыми проводами.

Линейное и фазное напряжения связаны между собой выражением:

10