6. Основы электробезопасности

6.1. Действие электрического тока на организм человека.

Условия и причины электротравм

Электротравмы возникают в результате действия технического или атмосферного электрического тока. Количество электротравм на производстве сравнительно невелико (2-3 %) в общем количестве производственных травм. Однако с летальным исходом они составляют 12-15 % всех случаев, что в 10-15 раз превышает смертность от других травм.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказы­вает на него термическое, электролитическое и биологиче­ское действие.

Термическое действие тока проявляется в нагреве и ожо­гах отдельных участков тела, электролитическое – в разло­жении (нарушении химсостава) крови и других органиче­ских жидкостей. Биологическое действие тока связано с раз­дражением и возбуждением живых тканей организма, что сопровождается судорожным сокращением мышц и может вызвать прекращение деятельности органов кровообраще­ния и дыхания.

Указанные действия тока могут привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим уда­рам.

К электрическим травмам относятся: электрические ожо­ги, электрические знаки (омертвление кожи), электрометал­лизация кожи, электрофальмия (воспаление наружных обо­лочек глаз) и механические повреждения.

При электрических ударах исход воздействия тока на че­ловека может быть различным – от легкого судорожного сокращения мышц пальцев руки до смертельного пораже­ния, связанного с прекращением работы сердца или легких. Степень поражения при электрических ударах характеризу­ется так называемыми пороговыми значениями тока. Значе­ния эти следующие:

• порог ощущения тока – наименьший ощутимый ток (0,5-1,5 мА);

• порог неотпускающего тока, когда человек не может самостоятельно освободиться от захваченных проводников тока (6-10 мА);

• смертельный ток (100 мА).

Существенное влияние на степень поражения током ока­зывает не только величина тока, но и ряд других факторов: продолжительность действия тока, вид тока (переменный, постоянный), частота переменного тока, место приложения и путь прохождения тока через тело человека, электриче­ское сопротивление тела человека. Последнее, в свою оче­редь, зависит от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.д.), плотности и площади контакта, вели­чины тока и напряжения. В расчетной практике принято считать сопротивление тела человека равным 1000 Ом.

Прохождение тока через тело человека возможно в случае прикосновения его к двум точкам, между которыми сущест­вует напряжение, например, к двум фазам, фазе и земле, к двум местам земли, имеющим разные потенциалы. Ток пора­жения при этом зависит от напряжения сети, схемы питания электроустановки, сопротивления всех элементов электри­ческой цепи и других обстоятельств.

Анализ электротравматизма свидетельствует, что электротравмы чаще всего возникают при следующих обстоятельствах:

• случайном прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, в результате ошибочных действий при выполнении работ вблизи или непосредственно на частях, находящихся под напряжением;

• неисправности защитных средств, которыми потерпевший прикасается к токоведущим частям;

• отсутствии четкой и правильной маркировки электрооборудования;

• самовольном снятии ограждений, переносных защитных заземлений, блокировок и шунтирование их;

появлении напряжения на металлических частях электрооборудова­ния (корпусах, кожухах), которые не должны находиться под напряжением. Напряжение на этих частях образуется в результате повреждения изоляции токоведущих частей электрооборудования (механическом воздействии, электрическом пробое, естественном старении изоляции и др.), падении провода, находящегося под напряжением, на части электрооборудования, замыкании фаз сети на землю;

• появлении напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых проводится работа, в результате ошибочного включения установки под напряжение или вследствие обратной трансформации;

• возникновении напряжения шага на участке земли, где находится человек, в результате замыкания фазы на землю, выноса напряжения различными протяженными электропроводящими предметами.

Электротравмы могут возникать также при газовых разрядах, в результате электрической дуги, освобождения человека, находящегося под напряжением, от действия тока.

По условиям электробезопасности все установки подраз­деляются на электроустановки до 1000 В и выше.

В электроустановках напряжением выше 1000 В прикос­новение к токоведущим частям весьма опасно и поражение не зависит от схемы питания, поэтому необходимо сделать токоведущие части недоступными для случайного прикосно­вения к ним человека.

Электроустановки переменного тока напряжением до 1000 В получают питание в основном от трехфазных сетей двух типов: трехпроводных с изолированной нейтралью – нейтральной точкой источника питания (рис. 6.1, а, в) и четырехпроводных с глухозаземленной нейтралью (рис. 6.1, б).

Возможность поражения током зависит от того, каким образом произошло включение человека в электросеть.

При двухфазном включении (рис. 6.1, а) человек попадает под полное линейное напряжение U (напряжение между двумя органами) и через его тело пройдет ток, сила которого равна

,

где U – линейное напряжение сети, В

R_ч – сопротивление тела человека, Ом.

Изоляция установки при данном включении не оказывает защитного действия.

При однофазном включении человека в систему с заземленной нейтралью (нулевая точка источника питания заземлена, рис. 6.1, б) ток, проходящий через человека, будет определяться величиной фазного напряжения, которое в (1,73 раза) меньше линейного

.

При этом изолирующие свойства пола (настила), обуви и предохранительных приспособлений будут оказывать защитное действие.

При однофазном включении человека в систему с изолированной нейтралью (рис. 6.1, в) ток, протекающий через человека равен

,

где R_uз – сопротивление изоляции относительно земли.

Напряжение шага возникают, когда человек находится в зоне растекания электрического тока в основании или на земле (рис. 6.2). Если ноги человека удалены на различное расстояние от точки стекания тока (как привело на размер шага), то они будут находиться под разными потенциалами. В результате возникает напряжение шага, равное разности потенциалов между точками земли или другой поверхности, на которой стоит человек обеими ногами.

Опасность поражения электрическим током зависит от условий (состояния среды и помещений), в которых электрическая энергия передается и применяется. Повышенная влажность, сырость, температура, химически активная среда вызывают ухудшение качества электрической изоляции, снижают сопротивляемость организма человека электрическому току. Для того, чтобы правильно оценить помещения по степени опасности поражения людей электрическим током, необходимо знать признаки повышенной и особой опасности.

Рис. 6.1. Поражение человека током при включении в сеть:

а) двухфазным; б) однофазным в системе с заземленной нейтралью;

в) однофазным в системе с изолированной нейтралью.

Рис. 6.2. Напряжение шага

К признакам повышенной опасности относятся:

а) наличие повышенной влажности (> 75 %);

б) наличие токопроводящих оснований или токопроводящей пыли;

в) наличие повышенной температуры (более 35 %);

г) возможность одновременного контакта с металлоконструкциями, оказавшимися под напряжением и с заземленными металлоконструкциями.

К признакам особой опасности относятся:

а) наличие химически активной среды;

б) наличие сырости (относительная влажность 100 %);

в) наличие двух и более признаков повышенной опасности;

г) работа электроустановок на открытом воздухе.

Если же нет признаков, характеризующих повышенную или особую опасность, то помещения (условия работы) относятся к категории без повышенной опасности.

Это сухие, отапливаемые помещения с диэлектрическим полом (административные помещения, учебные аудитории, конструкторские бюро, жилые комнаты и т.д.).

С учетом категории помещений и условий эксплуатации выбираются электроустановки соответствующего исполнения и качества электропроводки.

6.2. Организационные меры профилактики электротравматизма

Мероприятия по предупреждению электротравматизма бывают организационными и техническими.

Обслуживание действующих электроустановок, проведение в них оперативных переключений, организация и выполнение ремонтных, монтажных или наладочных работ и испытаний осуществляется специально подготовленным электротехническим персоналом.

Ответственность за выполнение Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ) и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ) электротехническим персоналом на каждом предприятии определяется должностными инструкциями и положениями, утвержденными в установленном порядке руководством данного предприятия. На каждом предприятии (в организации, учреждении) приказом или распоряжением администрации из числа инженерно-технических работников энергослужбы предприятия должно быть назначено лицо, отвечающее за общее состояние электрохозяйства предприятия (именуемое далее «лицо, ответственное за электрохозяйство») и обязанное обеспечить выполнение ПТЭ и ПТБ.

Приказ или распоряжение о назначении лица, ответственного за электрохозяйство, издается после проверки знаний правил и инструкций и присвоения ему соответствующей группы по электробезопасности: У - в электроустановках напряжением выше 1000 В, 1У – в электроустановках с напряжением до 1000 В.

Лицо, ответственное за электрохозяйство предприятия (организации), обязано обеспечить:

• надежную, экономичную и безопасную работу электроустановок;

• организацию и своевременное проведение планово-предупредительного ремонта и профилактических испытаний электроустановок;

• обучение, инструктирование и периодическую проверку знаний персонала энергослужбы;

• расчетный и технический учет расхода электроэнергии; наличие и своевременную проверку средств защиты и противопо­жарного инвентаря;

• выполнение предписаний энергонадзора в установленные сроки;

• своевременное расследование аварий и отказов в работе электроус­тановок, а также несчастных случаев от поражения электрическим током;

• ведение технической документации, разработку необходимых инструкций и положений;

• своевременное представление установленной отчетности предпри­ятию «Энергонадзор».

Ответственность за несчастные случаи, происшедшие от поражения электрическим током, несут лица из обслуживающего и административно-технического персонала, как те, кто непосредственно нарушил правила так и те, кто не обеспечил выполнение организационно-технических мероприятий, исключающих возможность возникновения несчастных случаев.

К обслуживанию электроустановок допускаются лица, достигшие 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний.

Всего имеется 5 квалификационных групп для работающих с электроустановками – I, II, III, IV, V.

Группа I – относятся лица, связанные с эксплуатацией электроустановок, но не обладающие электротехническими знаниями (ученики электромонтеров, уборщицы в помещениях с электроустановками, лица, работающие с электрофицированным инструментом и др.). Они должны проходить инструктаж при поступлении на работу и периодически.

Группа II – относятся лица, имеющие отчетливое представление об опасности электрического тока, о мерах предосторожности при работе на электроустановках (электросварщики, крановщики, термисты и др.).

К группе III относится оперативный персонал и электромонтеры, знающие правила безопасности по тем видам работ, которые входят в их обязанности.

К группе IV относятся лица, организующие выполнение работ на электроустановках до 1000 В (старшие электромонтеры, мастера и др.).

К группе V относятся лица, умеющие организовать работу электротехнического персонала в установках свыше 1000 В (техники-электрики, инженеры).

Лица, непосредственно обслуживающие электроустановки или выполняющие в них наладочные, электромонтажные и ремонтные работы, а также организующие эти работы или оформляющие наряды на них должны проходить проверку знаний правил техники безопасности ежегодно. ИТР, не относящиеся к этому персоналу, проходят проверку знаний раз в три года.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность при наладке и ремонте электроустановок, являются:

• оформление работы нарядом-допуском, распоряжением или перечнями работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

• допуск к работе;

• надзор во время работы;

• оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

Наряд – это задание на безопасное производство работы, оформленное на специальном бланке и определяющее содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия безопасного проведения, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность работы.

6.3. Технические меры защиты от поражения электрическим током

В соответствии с ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ «Электробезопасность. Термины и определения» в качестве средств и методов зашиты от поражения электрическим током применяют:

1) изоляцию токоведущих частей (нанесение на них диэлектрического материала – пластмасс, резины, лаков, красок, эмалей и т.п.);

2) двойную изоляцию – на случай повреждения рабочей;

3) воздушные линии, кабели в земле и т.п.;

4) ограждение электроустановок;

5) блокировочные устройства, автоматически отключающие напряжение электроустановок, при снятии с них защитных кожухов и ограждений;

6)малое напряжение (не более 42 В) для освещения в условиях повышенной опасности;

7) изоляцию рабочего места (пола, настила);

8) заземление или зануление корпусов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляций;

9) выравнивание электрических потенциалов;

10) автоматическое отключение электроустановок;

11) предупреждающую сигнализацию (звуковую, световую) при появлении напряжения на корпусе установки, надписи, плакаты, знаки;

12) Средства индивидуальной защиты и др.

Электрическая изоляция. В электроустановках применяют рабочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляции. При вводе в эксплуатацию новых или прошедших ремонт электроустановок проводятся приемосдаточные испытания с контролем сопротивления изоляции.

Применение малых напряжений (до 42 В). Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, когда ток, как правило, не превышает 1...1,5 мА. Очень малые напряжения применяют в шахтерских лампах (2,5 В) и некоторых бытовых приборах (карманные фонари, игрушки и т.п.). Применение малых напряжений 12, 36 и 42 В ограничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами и лампами местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных.

Защита от прикосновения к токоведущим частям установок. В электроустановках напряжением до 1000 В применение изолированных проводов уже обеспечивает достаточную защиту от напряжения при прикосновении. При напряжениях свыше 1000 В опасно даже приближение к токоведущим частям. Для исключения опасности прикосновения к токоведущим частям необходимо обеспечить их недоступность посредством ограждения и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Защитное заземление. Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением (рис. 6.3).

Принцип действия защитного заземления – снижение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основа­ния, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленной установки.

Заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как ток замыкания на землю зависит от сопротивления заземления и при его уменьшении ток возрастает.

Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изо­лированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с I изолированной, так и с заземленной нейтралью. В качестве искусственных заземлителей применяют одиночные и соединенные в группы металлические электроды, забитые вертикально (стальные трубы, уголки, прутки) или уложенные горизонтально в землю (стальные полосы, прутки).

В качестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий и т.п.

Рис. 6.3. Принципиальные схемы защитного заземления:

а – в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше;

б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В;

1 – заземленное оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления;

3 – заземлитель рабочего заземления; R_з, R_о, R_ф – сопротивления соответственно защитного, рабочего заземлений, изоляции фаз;

I_з – ток замыкания на землю.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением (рис. 6.4). Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 Вис глухозаземленной нейтралью. Принцип действия зануления заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой и нулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной фазы от установки.

Электрозащитные средства разделяют на изолирующие (основные и дополнительные), ограждающие и предохранительные. Основные изолирующие защитные средства обладают изоляцией, способной длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому ими разрешается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся:

а) в электроустановках до 1000В – диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, а также указатели напряжения;

б) в электроустановках выше 1000 В – изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В.

Дополнительные изолирующие защитные средства не способны выдержать рабочее напряжение электроустановки. Они усиливают защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. Дополнительные средства самостоятельно не могут обеспечить безопасность обслуживающего персонала.

К дополнительным изолирующим защитным средствам относятся:

а) в электроустановках до 1000В – диэлектрические галоши и ковры, а также изолирующие подставки;

б) в электроустановках выше 1000В – диэлектрические перчатки, боты и ковры, а также изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей и предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся: временные переносные ограждения – щиты и ограждения-клетки, изолирующие накладки, временные переносные заземления и предупредительные плакаты. Предохранительные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты работающих от световых, тепловых и других воздействий. К ним относятся: защитные очки; специальные рукавицы, защитные каски; противогазы; предохранительные монтерские пояса; страховочные канаты; монтерские когти, индивидуальные экранирующие комплекты и переносные экранирующие устройства и др.

Рис. 6.4. Принципиальная схема зануления: 1 – корпус;

2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматические выключатели и т.п.);

3 – нулевой защитный проводник; 4 – повторное заземление;

R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного

проводника; I_к – ток короткого замыкания; U_ф – фазное напряжение.

6.4. Порядок оказания первичной доврачебной помощи

пострадавшим

Прикосновение человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением, сопровождается, как правило, судорожным сокращением мышц, в результате чего он не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока и оказывается как бы прикованным к токоведущей части. В таком случае через него непрерывно протекает ток, величина которого, а следовательно, и отрицательные его воздействия на организм резко увеличиваются со временем. Поэтому быстрота освобождения человека из цепи тока имеет весьма большое значение для его спасения.

Освобождение пострадавшего от действия тока может быть осуществлено несколькими способами. Наиболее простой и верный способ - это отключение соответствующей части электроустановки. Если отключить быстро почему-либо нельзя (например, далеко расположен выключатель), можно перерезать или перерубить провода (при напряжении не выше 400 В) или оттянуть пострадавшего от токоведущей части, отбросить от него провод и т.п.

В этих случаях оказывающий помощь должен применять соответствующие меры предосторожности, чтобы самому не оказаться под напряжением. Так, например, перерезание провода должно производиться инструментом с изолированными рукоятками или в диэлектрических перчатках, при этом перерезать надо каждый провод по отдельности; можно также перерубить провода топором с деревянной рукояткой.

Чтобы оторвать пострадавшего от токоведуших частей, можно взяться за его одежду, если она сухая. При необходимости прикоснуться к телу пострадавшего надлежит надеть перчатки либо обмотать их сухой одеждой; изолировать себя можно, встав на сухую доску.

Для того, чтобы отбросить провод, которого касается пострадавший, можно воспользоваться сухой деревянной палкой, доской и другими подобными предметами. При напряжении выше 400 В следует применять диэлектрические перчатки и боты. В сетях напряжением выше 1000 В освобождать пострадавшего следует с помощью штанги или клещей, рассчитанных на напряжение установки, надев диэлектрические перчатки и боты.

После освобождения пострадавшего от действия тока надлежит немедленно оказать ему необходимую помощь здесь же на месте, поскольку от быстроты оказания помощи зависит исход поражения. Переносить пострадавшего в другое место можно только в случаях, когда опасность продолжает угрожать пострадавшему или оказывающему помощь или при наличии крайне неблагоприятных условий – темнота дождь, теснота и т.п.

Одновременно необходимо вызвать врача, а также послать за набором приспособлений и средств по оказанию первой помощи.

После отделения пострадавшего от токоведущих частей следует уложить его на ровную твердую поверхность, проверить наличие дыхания и пульса на лучевой артерии у запястья или на сонной артерии на передне-боковой поверхности шеи, а также выяснить состояние зрачка (широкий зрачок указывает на резкое ухудшение мозгового кровообращения).

Меры первой помощи пострадавшему от электрического тока зависят от его состояния. Если пострадавший в сознании, но до этого был в обмороке или продолжительное время находился под током, ему необходимо обеспечить полный покой до прибытия врача и дальнейшее наблюдение в течение 2-3 часов; при невозможности быстро вызвать врача – срочно доставить пострадавшего в лечебное учреждение.

При отсутствии сознания, но сохранившемся дыхании нужно ровно и удобно уложить пострадавшего на мягкую подстилку, расстегнуть пояс и одежду, обеспечить приток свежего воздуха. Давать нюхать нашатырный спирт, обрызгивать водой, растирать и согревать тело.

Если пострадавший плохо дышит – очень редко и судорожно, как умирающий, делать искусственное дыхание и массаж сердца.

При отсутствии признаков жизни, те при отсутствии дыхания, сердцебиения, пульса, нельзя считать пострадавшего мертвым, т.к. смерть часто бывает лишь кажущейся. В этом случае надо делать искусственное дыхание и массаж сердца.

Наступление смерти от действия электрического тока может быть результатом остановки дыхания или прекращения работы сердца, а в некоторых случаях, характеризующихся длительным действием тока на пострадавшего, - того и другого вместе

Нарушение одной из двух жизненно важных функций организма, т.е. прекращение дыхания или деятельности сердца, приводит через две-три минуты к утрате другой функции. В результате наступает состояние, называемое клинической смертью.

Клиническая смерть – это период умирания организма, наступающий непосредственно после утраты видимых признаков жизни - дыхания и сердцебиения - и продолжающийся несколько минут. Соответствующими мероприятиями, проводимыми в период клинической смерти, можно восстановить работу сердца, и дыхания, те вернуть организм к жизни. Такими мероприятиями являются искусственное дыхание и массаж сердца.

Если у пострадавшего не ощущается пульс, вместе с искусственным дыханием нужно проводить наружный массаж сердца. При таком массаже пострадавший должен лежать на жесткой поверхности (земле, досках), следует обнажить у него грудную клетку, снять пояс, подтяжки. Оказывающий помощь встает с какой-либо стороны пострадавшего и занимает такое положение, при котором возможен значительный наклон над ним. Если пострадавший уложен на столе, надо встать на низкий стул, а если - на полу, то встать на колени.

Определив положение нижней трети грудины, оказывающий помощь кладет на нее верхний край ладони разогнутой до отказа руки, а затем поверх первой руки кладет вторую руку и надавливает на грудную клетку пострадавшего, слегка помогая при этом наклоном своего корпуса. Надавливать на грудину следует примерно один раз в секунду, быстрым толчком, так чтобы продвинуть нижнюю