Електробезпека

В результаті вивчення теми студент повинен знати:

- Особливості дії електричного струму на організм людини.

- Способи захисту людей від ураження електричним струмом вимоги електробезпеки електроустаткування.

- Захист від атмосферної та статичної електрики під час дотику до струмопровідних частин електроустаткування.

- Основні вимоги електробезпеки .

І. Промислова, статична й атмосферна електрика

Промислова електрика — це електричний струм, який виробляється промисловими установками та індивідуальнимиджерелами струму для використання на виробництві та в побуті. Промислова електрика виробляється електричними генерато­рами на електростанціях, а також гальванічними елементами спеціальних приладів — акумуляторів.

Основними параметрами струму є напруга й сила струму. Напруги використовуються:

• 0~42 В — для індивідуального освітлення й ручного електроінструменту при роботі в небезпечних виробничих зонах;

• 127, 220 В — для освітлення й ручного інструменту в промисловості та побуті;

• 380 В — величина напруги, яка використовується для промислового устаткування;

• 380 В — 6 кВ — величина напруги, що застосовується для передачі електричного струму електролініями на відстань та для промислового устаткування;

• 10-750 кВ — величина напруги, що застосовується для пе­редачі електричного струму електролініями на далеку відстань.

Статична електрика — це заряди електрики, що накопичуються на виробничому обладнанні, предметах побуту, на тілі чи одязі людини внаслідок контактного або індуктивного впливу.

Найчастіше статична електрика може проявлятися шляхом :

- Наведення статичної електрики на екранах і корпусах відеомоніторів персональних комп'ютерів;

- Поява електростатичних зарядів на платах і приладах мікроелектронної техніки в процесі їх взаємного переміщення при монтажі схем, ремонті й настроювання апаратури;

- Виникнення електричного потенціалу на незаземленому устаткуванні за рахунок електричної індукції під час сильних грозових розрядів і недостатньому захисті від блискавок;

- Виникнення електростатичного потенціалу на тілі і одязі людини внаслідок тертя одягу й тіла під час різних рухів:

- Виникнення електростатичного потенціалу на різних діелектричних поверхнях унаслідок їхнього взаємного тертя або тертя об них різних матеріалів, повітря, шкіри людини , тощо.

Сила струму даного виду електрики, за звичай , дуже мала, але потенціал напруги може бути досить великим. Внаслідок цього статична напруга може стати небезпечною для життя людини як на виробництві, так і в побуті.

У виробничих умовах накопичення зарядів статичної елект­рики відбувається під час:

• наливання рідин, що електризуються (етилового ефіру, бензину, етилового й метилового спирту, бензолу) у незаземлені резервуари, цистерни та інші ємності;

• протікання рідини в трубах, ізольованих від землі, або в гумових шлангах (із збільшенням швидкості витікання рідини величина заряду і його потужність збільшуються);

• очищення тканин, забруднених діелектричними рідинами, та подібних процесів;

• перемішування речовин у змішувачах.

Накопичення зарядів статичної електрики відувається під час користування одягом зі штучних волокон, вовни, шовку, взуттям з підшвами, що не проводять електричного струму, виконання робіт з речовинами, що є діелектриками та шліфувальною шкуркою.

Фізіологічна дія статичної електрики залежить від звільненої під час розряду енергії й може відчуватися як слабкий, помірний, сильний укол або поштовх.

Дія статичної електрики для людини безпечна, бо сила струму дуже мала, але:

• розряд енергії відбувається у вигляді помірного й сильного уколу або поштовху;

• вплив зарядів може призвести до тяжких нещасних випадків внаслідокрефлексного руху поблизу незахищених та рухомих частин, перебування на висоті;

• іскрові розряди можуть спричинити спадах або вибух різних горючих речовин;

• у результаті статичної електрики може статися вибух при перевезенні рідин у незаземлених цистернах тощо.

У деяких галузях промислового виробництва, пов'язаного з обробкою діелектричних матеріалів, нафтопереробного, текстильного, паперового, тощо, спостерігаються явища електризації тіл – статична електрика.

Термін «статична електрика» означає сукупність явищ, пов'язаних із виникненням, збереженням і релаксацією вільного

електричного заряду на поверхні і в об'ємі діелектриків і напівпровідників, виробів на ізольованих (зокрема що диспергують (лат. dispergo – розсіювати; пороша, емульсії) в діелектричному середовищі) провідниках. Електризація матеріалів часто перешкоджає нормальному перебігу технологічних процесів виробництва, а також створює додаткову пожежну небезпеку внаслідок іскроутворення під час розрядів за наявності в приміщеннях, резервуарах і ангарах горючих паро- і газо-повітряних сумішей.

Поняття електростатичної іскробезпеки (Есіб) - це стан об'єкту, при якому виключена можливість вибуху й пожежі від статичної електрики. Електростатична іскробезпека повинна забезпечуватися шляхом усунення розрядів статичної електрики, здатних стати джерелом загоряння вогненебезпечних речовин (матеріалів, сумішей, виробів, продукції , тощо).

У ряді випадків статична електризація тіла людини й потім подальший розряд із людини на землю або

заземлене виробниче устаткування, а також електричний розряд із незаземленого устаткування через тіло людини можуть викликати больові й нервові відчуття й бути причиною мимовільного різкого руху в результаті якого людина може отримати травму (падіння, удари , тощо).

Згідно гіпотези про статичну електризацію тіл під час зіткнення двох різнорозрядних речовин через нерівновагу атомних і

молекулярних сил на їх поверхні відбувається перерозподіл електронів (у рідинах і газах ще і іонів) із утворенням подвійного електричного шару з протилежними знаками електричних зарядів. Таким чином, між дотичними тілами, особливо при їх терті, виникає контактна різниця потенціалів, значення якої залежить від ряду чинників – діелектричних властивостей матеріалів, значення їх взаємного тиску при зіткненні, вологості й температури поверхонь цих тіл, кліматичних умов.

При подальшому розділенні цих тіл кожне з них зберігає свій електричний заряд, а із збільшенням відстані між ними (при

зменшенні електричної ємкості системи) за рахунок здійснюваної роботи по розділенню зарядів, різниця потенціалів зростає й може досягти десятків і сотень кіловольт.

При однакових значеннях діелектричної постійної  дотичних матеріалів електростатичні заряди не виникають.

При статичній електризації під час технологічних процесів, що супроводжуються тертям, роздрібненням твердих частинок,

пересипанням сипучих матеріалів, переливанням діелектричних рідин (нафтопродуктів і тому подібне) на ізольованих від землі металевих частинах устаткування виникає, щодо землі, напруга порядка десятків кіловольт. Так, наприклад, при русі гумової стрічки транспортера й у пристроях ремінної передачі на стрічці (ремені) й на роликах транспортера (шківах) через деяке пробуксовування виникають заряди протилежних знаків і великого значення, а різниця потенціалів досягає 45 кВ. Аналогічно відбувається електризація при змотуванні (намотуванні) тканин, паперу, поліетиленової плівки , тощо.

При відносній вологості повітря 85% і більше розрядів статичної електрики практично не виникає.

У аерозолях електричні заряди виникають від тертя частинок речовини одна об одну й об повітря під час руху.

Вживане в електроустановках мінеральне масло, в процесі його переливання, наприклад, зливання трансформаторного масла в бак, також піддається електризації.

Електричні заряди, що утворюються на частинах виробничого устаткування й виробах, можуть взаємно нейтрализовуватися внаслідок деякої електропровідності вологого повітря, а також стікати в землю по поверхні устаткування, але в деяких випадках, коли заряди великі й різниця потенціалів також велика, то (при малій вологості повітря) може відбутися швидкий іскровий розряд між наелектризованими частинами устаткування або на землю. Енергія такої іскри може виявитися достатньою для займання горючої або вибухонебезпечної суміші. Наприклад для багатьох паро- і газо-повітряних вибухонебезпечних сумішей потрібна невелика енергія (0.1*10^-3Втс). Практично при напрузі 3 кВ іскровий розряд викликає займання паро- і газо-повітряних вибухонебезпечних сумішей, а при 5 кВ – більшої частини горючого пороху й волокон.

Заходи придушення статичної електризації.

Усунення утворення значної статичної електрики досягається за допомогою наступних заходів:

• Заземлення металевих частин виробничого устаткування;

• Збільшення поверхневої й об'ємної провідності діелектриків;

• Запобігання накопиченню значних статичних зарядів шляхом установки в зоні електрозахисту спеціальних нейтралізаторів..

Все провідне устаткування й електропровідні неметалеві предмети повинні бути заземлені незалежно від застосування інших заходів захисту від статичної електрики.

Неметалеве устаткування вважається заземленим, якщо опір стікання струму на землю з будь-якої точки його зовнішньої й внутрішньої поверхонь не перевищує 10⁷ Ом при відносній вологості повітря 60%. Такий опір забезпечує достатньо мале значення постійної часу релаксації зарядів. .

Заземлення пристрою для захисту від статичної електрики, за звичай , з'єднується із захисними заземляючими пристроями електроустановок. Практично, вважають достатнім опір заземляючого пристрою для захисту від статичної електрики близько 100 Ом. До заземляючого пристрою приєднують окремими відгалуженнями від магістралі апарати й машини, що є джерелами статичної електризації (змішувачі, вальці, каландри, дробарки, зливні й наливні пристрої нафтопродуктів, тощо.). Автоцистерни під час зливу або наливання горючих рідин заземляють переносним заземленням у вигляді гнучкого багатодротяного провідника. .

Ефективним способом придушення електризації нафтопродуктів є уведення в основний продукт спеціальних присадок, наприклад, елеату хрому, елеату кобальту, тощо. Крім того, з метою зменшення статичної електризації під час зливання нафтопродуктів і інших горючих рідин необхідно уникати падіння й розбризкування струменя з висоти; зливний шланг (рукав) слід опускати до самого дна цистерни або іншої ємності. Неметалічні наконечники цих зливних шлангів щоб уникнути протікання на землю або незаземлені частини устаткування необхідно заземляти гнучким мідним провідником.

Для підвищення електропровідності гумотехнічних виробів в їх склад вводять такі антистатичні речовини, як графит і сажа. Такі

присадки вводять у гумові шланги для наливання і перекачування легкозаймистих рідин, що значно знижує небезпеку займання цих рідин під час переливанні їх у пересувні ємності (автоцистерни, залізничні цистерни).

Нейтралізація електричних зарядів може здійснюватися шляхом іонізації повітря, що розділяє заряджені тіла. На практиці застосовуються іонізатори індукційні, високовольтні або радіаційні.

Індукційні нейтралізатори статичної електрики складаються з металевих або непровідних стрижнів, що несуть, на яких укріплені заземлені вістря або тонкі дроту і розташовуються поблизу наелектризованого тіла (наприклад, рухомі стрічки) на відстані 5 – 10 мм. Електричне поле створюється у електродів-стрижнів із зарядами наелектризованого матеріалу.