Вопрос № 28

Напряжение шага и прикосновения. График и расчетные формулы изменения напряжения шага и прикосновения на различных расстояниях от заземлителя при размыкании тока на землю. Нормирование параметров заземляющих устройств.

Напряжение прикосновения

Поражение током возможно при прикосновении к заземленному корпусу электрооборудования, на которое произошло замыкание. В этом случае, когда человек касается одновременно корпуса, оказавшегося под напряжением, и земли, на которой стоит, он может оказаться под напряжением прикосновения U_пр.

Напряжение прикосновения – разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Потенциалы на поверхности грунта при замыкании тока на корпус потребителя распределяются по гиперболической кривой. Напряжение прикосновения равно разности потенциалов корпуса электрооборудования и точек почвы, на которых находятся ноги человека. Чем дальше электродвигатель находится от заземления, тем под большее напряжение прикосновения человек попадает, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем меньше напряжение прикосновения U_пр. За пределами зоны растекания тока напряжение прикосновения равно напряжению на корпус оборудования относительно земли.

Силу тока I_h, протекающего через тело человека, находящегося под напряжением прикосновения, определяют по формуле:

где I_з – ток замыкания на корпус оборудования, А;

R_з – сопротивление системы защитного заземления, Ом (сопротивление системы защитного заземления д.б. R_з  4 Ом);

 – удельное сопротивление грунта, Ом  м;

x – расстояние от места стекания тока в землю до человека, м.

Из формулы видно, что чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше будет сила тока, прошедшего через человека, и наоборот, чем ближе к заземлителю, тем она будет меньше.

На рис.3.3. показана схема прикосновения человека к заземленному оборудованию при напряжении прикосновения.

Рис.3.3. Схема распределения потенциалов при напряжении прикосновения: I – распределение потенциала на поверхности грунта в момент замыкания фазы на корпус; II – напряжение прикосновения U_пр при изменении расстояния от заземлителя; 1,2,3 – корпуса электродвигателей.

Напряжение прикосновения и величина тока, протекающего через организм человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановки переменного тока частотой 50 Гц, не должны превышать соответственно 2В и 0,3 мА.

Снизить напряжение прикосновения и силу тока можно за счет малого сопротивления системы защитного заземления или увеличения потенциала поверхности в зоне растекания тока на землю.

Напряжение шага

При наличии токопроводящих полов или грунта человек, находящийся недалеко от корпуса электрооборудования, на которое произошло замыкание тока, или упавшего на землю электропровода может оказаться под напряжением шага U_ш. Напряжение шага возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю.

Напряжение шага – напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

Характер распределения потенциалов на земной поверхности подчиняется гиперболическому закону.

На расстоянии 1м от места стекания тока на землю потенциал снижается на 68%, на расстоянии 10м снижение достигает 92%, а на расстоянии 20м потенциал точек земли практически равен нулю. Такое распределение потенциалов объясняется тем, что вблизи заземлителя площадь проводника земли малая, поэтому здесь земля оказывает большое сопротивление прохождению тока, а по закону Ома: где I – сила тока электроцепи, А; U – напряжение, В; R_з – сопротивление (в данном случае земли), Ом;

По мере удаления от заземлителя сечение проводника – земли увеличивается, сопротивление его уменьшается, следовательно, и падение напряжения уменьшается. На расстоянии более 20м от места замыкания тока земля практически не оказывает сопротивления прохождению тока.

Человек, находясь в зоне растекания тока, даже не прикасаясь к поврежденному оборудованию, может попасть под высокое напряжение.

Это происходит потому, что различные точки земли, которых касаются ноги человека, имеют различные потенциалы. Например, левая нога отстоящая от заземлителя на расстоянии х, приобретает потенциал _х, величину которого определяют по формуле:

где I_з - ток замыкания на землю, А;

 - удельное сопротивление грунта, Ом  м;

Правая нога соответственно приобретает потенциал _х+а, определяемый выражением:

где а – ширина шага, м.

Разность потенциалов, под которой могут оказаться ноги человека, называют напряжением шага:

Отсюда определяют напряжение шага:

Из равенства следует, что напряжение шага зависит от тока замыкания, ширины шага, расстояния от человека до места замыкания тока на землю, а также от удельного сопротивления грунта. По мере удаления от места замыкания напряжение шага становится меньше.

Силу тока, проходящего через человека, попавшего под напряжение шага, определяют по формуле:

где R_h – сопротивление человека воздействию электрического тока, Ом.

Максимальное значение I_h будет, когда человек одной ногой стоит на участке земли в точке замыкания тока на землю, а другой – на расстоянии шага от этой точки. Минимальное значение I_h соответствует случаю, когда человек стоит на точках с одинаковыми потенциалами, тесно сомкнув ноги. В этом случае I_h=0.

Напряжение шага является причиной частой гибели людей и крупных животных (коров, лошадей). При обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещается приближение к месту повреждения на расстояние ближе 4м в помещениях и ближе 20м – на открытых площадях.

Необходимо отметить, что характер зависимости напряжения шага от расстояния между человеком и заземлителем противоположен той же зависимости напряжения прикосновения, которое увеличивается с увеличением расстояния.

Без учета дополнительных сопротивлений в электрической цепи человека максимальное напряжение шага меньше напряжения прикосновения. Однако поражение людей при воздействии напряжения шага объясняется тем, что под действием тока в ногах возникают судороги и человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные органы – легкие и сердце, что приводит к параличу их деятельности.

Оказавшись в зоне напряжения шага, выходить из нее следует небольшими шагами (гусиными скользящими шагами) в сторону, противоположенную месту замыкания электрического провода на землю.

Замыканием на землю называют случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли. Замыкание частей электроустановки на землю сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участником электрической цепи. И поскольку земля обладает некоторым сопротивлением, имеет место падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на ее поверхности.

Вопрос № 37

Классификация ЧС и объектов экономики по потенциальной опасности. Фазы развития ЧС.

Чрезвычайные ситуации (антропогенного, техногенного и природного происхождения (характера)) могут быть классифицированы по значительному количеству признаков, описывающих эти явления с различных характерных сторон их природы и свойств. Каждая ЧС имеет свою физическую сущность, свои, только ей присущие причины возникновения, движущие силы развития, свои особенности воздействия на человека и окружающую среду (Приложение).

Прежде всего, всю совокупность возможных чрезвычайных ситуаций целесообразно разделить на конфликтные и бесконфликтные.

К конфликтным, прежде всего, могут быть отнесены военные столкновения, экономические кризисы, экстремистская политическая борьба, социальные взрывы, национальные и религиозные конфликты, терроризм, разгул уголовной преступности, крупномасштабная коррупция и др.

Бесконфликтные чрезвычайные ситуации, в свою очередь, могут быть классифицированы (систематизированы) по значительному числу признаков, описывающих явления с различных сторон их природы и свойств.

Все ЧС можно классифицировать по трем основным принципам - масштабу распространения, темпу развития и природе происхождения.

Классификация ЧС по масштабу распространения

При классификации ЧС по масштабу распространения следует учитывать не только размеры территории, подвергнувшейся воздействию ЧС, но и ВОЗМОЖНЫЕ ее косвенные последствия. К ним относятся тяжелые нарушения организационных, экономических, социальных и других существенных связей, действующих на значительных расстояниях. Кроме того, принимается во внимание тяжесть последствий, которая и при небольшой площади ЧС может быть огромной и трагичной.

Локальные (частные) чрезвычайные ситуации не выходят территориально и организационно за пределы рабочего места или участка, малого отрезка дороги, усадьбы или квартиры. К локальным относятся ЧС, в результате которых пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Если последствия ЧС ограничены территорией производственного или иного объекта (т.е. не выходят за пределы санитарно-защитной зоны) и могут быть ликвидированы его силами и ресурсами, то эти ЧС называются объектовыми.

ЧС, распространение последствий которых ограничено пределами населенного пункта, города (района), области, края, республики и устраняются их силами и средствами, называются местными. К местным относятся чрезвычайные ситуации, в результате которых пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Региональные чрезвычайные ситуации - такие ЧС, которые распространяются на территорию нескольких областей (краев, республик) или экономический район. Для ликвидации последствий таких ЧС необходимы объединенные усилия этих территорий, а также участие федеральных сил. К региональным относятся ЧС, в результате которых пострадало от 50 до 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 человек, либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн. минимальных размеров оплаты труда.

Национальные (федеральные) чрезвычайные ситуации охватывают обширные территории страны, но не выходят за ее границы. Здесь задействуются силы, средства и ресурсы всего государства. Часто прибегают и к иностранной помощи. К национальным относятся ЧС, в результате которых пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности более 1000 человек, либо материальный ущерб составляет более 5 млн. минимальных размеров оплаты труда.

Глобальные (трансграничные) чрезвычайные ситуации выходят за пределы страны и распространяются на другие государства. Их последствия устраняются силами и средствами как пострадавших государств, так и международного сообщества.

Классификация чрезвычайных ситуаций по темпу развития

Каждому виду чрезвычайных ситуаций свойственна своя скорость распространения опасности, являющаяся важной составляющей интенсивности протекания чрезвычайного события и характеризующая степень внезапности воздействия поражающих факторов. С этой точки зрения такие события можно подразделить на:

внезапные (взрывы, транспортные аварии, землетрясения и т.д.);

стремительные (пожары, выброс газообразных сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), гидродинамические аварии с образованием волн прорыва, сель и др.),

умеренные (выброс радиоактивных веществ, аварии на коммунальных системах, извержения вулканов, половодья и пр.);

плавные (аварии на очистных сооружениях, засухи, эпидемии, экологические отклонения и т.п.). Плавные (медленные) чрезвычайные ситуации могут длиться многие месяцы и годы, например, последствия антропогенной деятельности в зоне Аральского моря.

Классификация чрезвычайных ситуаций по происхождению

В России применяется базовая классификация ЧС, построенная по типам и видам чрезвычайных событий, инициирующих чрезвычайные ситуации. При этом применяется следующая нумерация и терминология.

Чрезвычайные ситуации техногенного характера.

1.1 Транспортные аварии (катастрофы): товарных поездов; пассажирских поездов; речных и морских грузовых судов; на магистральных трубопроводах и др.

1.2 Пожары, взрывы, угроза взрывов: пожары (взрывы) в зданиях, на коммуникациях и технологическом оборудовании промышленных объектов; пожары (взрывы) на транспорте; пожары (взрывы) в зданиях и сооружениях жилого, социально - бытового, культурного значения и др.

1.3 Аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ): аварии с выбросом (угрозой выброса) ХОВ при их производстве, переработке иди хранении (захоронении); утрата источников ХОВ; аварии с химическими боеприпасами и др.

1.4 Аварии с выбросом (угрозой выброса) радиоактивных веществ: аварии на атомных станциях; аварии транспортных средств и космических аппаратов с ядерными установками; аварии с ядерными боеприпасами в местах их хранения, эксплуатации или установки; утрата радиоактивных источников и др.

1.5 Аварии с выбросом (угрозой выброса) биологически опасных веществ (БОВ): аварии с выбросом (угрозой выброса) биологически опасных веществ на предприятиях и в научно-исследовательских учреждениях; утрата БОВ и др.

1.6 Внезапное обрушение зданий, сооружений: обрушение элементов транспортных коммуникаций; обрушение производственных зданий и сооружений; обрушение зданий и сооружений жилого, социально - бытового и культурного значения.

1.7 Аварии на электроэнергетических системах: аварии на автономных электростанциях с долговременным перерывом электроснабжения всех потребителей; выход из строя транспортных электроконтактных сетей и др.1.8 Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения: аварии в канализационных системах с массовым выбросом загрязняющих веществ; аварии на тепловых сетях в холодное время года; аварии в системах снабжения населения питьевой водой; аварии на коммунальных газопроводах.

1.9 Аварии на очистных сооружениях: аварии на очистных сооружениях сточных вод промышленных предприятий с массовым выбросом загрязняющих веществ; аварии на очистных сооружениях промышленных газов с массовым выбросом загрязняющих веществ.

1.10 Гидродинамические аварии: прорывы плотин (дамб, шлюзов и др.) с образованием волн прорыва и катастрофическим затоплением; прорывы плотин с образованием прорывного паводка и др.

Анализируя классификацию ЧС по происхождению, следует отметить следующие особенности. На транспорте аварии и катастрофы могут быть различными. Во-первых, это авиационные катастрофы, влекущие за собой значительное количество человеческих жертв. Они, как правило, требуют поисковых и аварийно-спасательных работ. Во-вторых, аварии и крушения поездов на железнодорожном транспорте, взрывы и проявления агрессивных свойств перевозимых грузов. В этих случаях наблюдаются не только разрушение транспортных средств, гибель и увечья людей, но и загрязнение местности. И, наконец, аварии на водных коммуникациях, сопровождающиеся значительными человеческими жертвами и загрязнением акваторий портов и прибрежных территорий нефтепродуктами и сильнодействующими ядовитыми веществами.

Аварии на промышленных объектах возможны без загрязнения окружающей природной среды вне санитарно - защитной зоны, но при этом зачастую загрязняются и разрушаются производственные помещения и другие сооружения, находящиеся на территории предприятия.

Окружающая природная среда часто загрязняется при авариях с выбросом радиоактивных веществ. К ним относятся:

аварии на АЭС с разрушением производственных помещений, инженерных сооружений и радиоактивным загрязнением территории за пределами санитарно - защитных зон;

утечка радиоактивных газов на предприятиях ядерно-топливного цикла;

аварии на ядерных суднах, падение летательных аппаратов с ядерными энергетическими устройствами на борту с последующим радиоактивным загрязнением местности.

Аварии с выбросом химических или бактериологических веществ сопровождаются групповым поражением обслуживающего персонала и населения на прилегающей к объекту территории. Такие аварии требуют проведения дегазационных и других специальных мероприятий на значительной территории.

Под водохозяйственными катастрофами имеются в виду затопления, образующиеся в результате разрушения гидротехнических сооружений. К авариям на системах жизнеобеспечения населения относятся аварии на трубопроводах, при которых транспортируемые вещества выбрасываются в окружающую среду, аварии на энергосетях, а также на прочих инженерных сооружениях. Все они, так или иначе, нарушают нормальную жизнедеятельность населения.

Особо опасными эпидемиями считаются эпидемии чумы, холеры, оспы, сибирской язвы, желтой лихорадки, СПИДа, а также других болезней, охватывающих значительную часть населения.

Эпизоотии (широкое распространение заразных болезней животных) создают чрезвычайные состояния, связанные с изменением животного мира.

Эпифитотии (широкое распространение инфекционных болезней растений) создают чрезвычайные состояния, связанные с изменением растительного мира.

Каждая ЧС характеризуется своеобразием последствий, причиняемых здоровью людей и народному хозяйству. Наиболее тяжкие последствия приносят природные катастрофы и стихийные бедствия.

Стадии (фазы) развития ЧС

Исследования в области чрезвычайных ситуаций позволяют сделать вывод, что основная масса экстремальных событий возникает в результате:

воздействия природного фактора (природные процессы вследствие гравитации, земного вращения, разницы температур и др.);

воздействия природной среды на сооружения и технику (коррозия, изменение технических показателей и т.п.);

возникновения или развития по вине человека (например, при нарушении правил эксплуатации) отказов и дефектов в сооружениях, машинах и т.п.;

воздействия технологических процессов (температур, вибрации, агрессивных паров и жидкостей, повышенных нагрузок и пр) на сооружения, машины, механизмы и т.п.;

военной деятельности и др.

Независимо от классификационной принадлежности, в развитии чрезвычайных ситуаций выделяют четыре основные типовые стадии (фазы).

Зарождение - первая стадия накопления отклонений от нормального состояния или процесса. Иными словами, это стадия зарождения ЧС, возникновение условий или предпосылок для чрезвычайной ситуация (усиление природной активности, накопление деформаций, дефектов и т.п.), которая может длиться сутки, месяцы, иногда - годы и десятилетия. Установить момент начала стадии зарождения трудно. При этом возможно использование статистики конструкторских отказов и сбоев, анализируются данные сейсмических наблюдений, метеорологические оценки и т.п.

Инициирования - начало чрезвычайной ситуации. На этой стадии важен человеческий фактор, поскольку статистика свидетельствует, что до 70% техногенных аварий и катастроф происходит вследствие ошибок персонала, более 80% авиакатастроф и катастроф на море связаны с человеческим фактором.

Кульминации - стадия высвобождения энергии или вещества. На этой стадии отмечается наибольшее негативное воздействие на человека и окружающую среду вредных и опасных факторов чрезвычайной ситуации. Одной из особенностей этой стадии является взрывной характер разрушительного воздействия, вовлечение в процесс токсичных, энергонасыщенных и других компонентов.

Затухания - стадия затухания (действие остаточных факторов и сложившихся чрезвычайных условий), которая хронологически охватывает период от перекрытия (ограничения) источника опасности, локализация чрезвычайной ситуации и ликвидация ее прямых и косвенных последствий. Эта фаза при некоторых ЧС может по времени начинаться еще до завершения третьей фазы. Продолжительность данной стадии различна, возможны дни, месяцы, годы и десятилетия.

Связь между фазами и стадиями представлена на рисунке.

На основе фаз развития чрезвычайной ситуации могут быть построены типовые модели их возникновения и развития. В качестве примера предлагается следующая последовательность событий:

наступление пожароопасного периода в лесу можно оценить как стадию зарождения чрезвычайной ситуации;

оставленный не затушенным костер в лесу вызвал стадию инициирования чрезвычайной ситуации;

лесной пожар - это стадия кульминации чрезвычайной ситуации;

Задача № 1

Рассчитать площадь световых проёмов, обеспечивающих нормированное значение коэффициента естественного освещения (КЕО) в помещений дежурного по станций с боковым естественным освещением.

Дано:

Ориентация световых проемов по сторонам горизонта	СЗ
Размеры помещения, м: -длина стеныс окнами А; -глубина(расстояние от световых проемовдо противоположной стены) В	16 4,8
Разряд зрительной работы	IV
Коэффициент светового климата,	1,1
Коэффициент запаса	1,5
Световая характеристика окна	8,5
Коэффициент затенения противостоящим зданиям	1,2
Общий коэффициент светопропускания	0,50
Номер группы административных районов №	3

Решение:

1 Определяем нормативное значение КЕО

где - значение КЕО по СНиП 23-05-95

2 Определяем площадь помещения

где А – длина стены с окнами, м

В – глубина от световых проемов до противоположной стены, м

3 Определяем общую площадь световых проемов

где - площадь помещения;

- коэффициент запаса;

- коэффициент затенения противостоящими зданиями;

- световая характеристика окна;

- общий коэффициент светопропускания;

r – коэффициент учитывающий повышение КЕО благодаря отраженному свету.

4 Определяем число окон

где - площадь одного окна

Принимаем число окон n=7 шт.

Вывод: в данном случае естественного освещения будет достаточно и необходимости в совместном освещении нет.

Задача № 11

Установить расчетную освещенность на погрузочно-разгрузочной площадке от группы прожекторов, находящихся от прожекторной мачты 105 м. тип прожектора ПЗС-45 , высота мачт 21 м, источник света мощностью 1000 Вт.

Расчет освещенности произведем по методике предложенной в учебнике Демичева В.И., «Прожекторное освещение»¹.

Найдем проекцию оптической оси прожектора на горизонтальную плоскость.

; м

Расчетным методом определим значение углов, определяющего силу света в пространстве.

β= 0,7 ⁰

Определим по графику кривых равных значений силы света из приложения 4². По значению угла, определяющего силу света в пространстве находим силу света. I_b = 14 000 св.

Находим горизонтальную и вертикальную освещенность при заданном угле τ.

Согласно требованиям нормативно-технических документов³ для освещения сортировочных, участковых, грузовых станций и других открытых производственных территорий должны применяться осветительные приборы с разрядными источниками света типов ДРЛ, ДРИ и ДКсТ или с галогенными лампами накаливания типа КГ; для освещения пассажирских платформ необходимо применять светильники с лампами ДРЛ и ДРИ, а для теплых климатических поясов также светильники с люминесцентными лампами типа ЛБ. Норма освещенности погрузочно-разгрузочных площадок должна быть не менее 10 лк. Таким образом согласно результатам расчетов, приведенные значения освещенности удовлетворяют нормативным требованиям.

Ориентировочное количество прожекторов n, подлежащее установке для создания на площади S требуемой освещенности Е(р) = КЕ(н)

(К - коэффициент запаса,

Е(н) - нормируемая освещенность.

n = ( m Ep S ) / P лк,

где m - коэффициент, учитывающий световую отдачу источников света, к.п.д. прожекторов и коэффициент использованиясветового потока, принимается по таблице;

Р(л) - мощность лампы применяемых типов прожекторов.

Список литературы

1. Денисенко Г.Ф. Охрана труда. М.: Высшая школа, 1985.

2. Охрана труда на железнодорожном транспорте. Под редакцией Ю.Г. Сибарова. М.: Транспорт, 1981.

3. Осветительные установки. Г.М. Кнорринг. Л.: Энергоиздат, 1981.

4. СниП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение. М., 1996.

5. Безопасность жизнедеятельности. 10/5/2 Задание на контрольную работу. М., РГОТУПС, 2000.

6. Демичев В.И.Прожекторное освещение, Энергия .:М, 1972 г.

1 Демичев В.И.Прожекторное освещение, Энергия.:М, 1972 г.

2 Там же, стр 74.

3 ОСТ 32.120-98 «Нормы искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта»