5.1.3 Опасность поражения электрическим током

Основным поражающим фактором является ток, протекающей через человека. Установлены наименьшие значения тока, определяющие степень поражения:

Пороговый ощутимый ток 0,5-1,5, мА

Пороговый неотпускающий ток 10-20, мА

Пороговый фибриляционный ток 50-80, мА

Смертельно опасный ток 100, мА и более.

Напряжение влияет на исход поражения лишь в той степени, в какой оно предопределяет силу тока. На исход поражения влияет путь тока в теле человека (правая рука-ноги, левая рука-ноги, рука-рука, нога-нога). Большое значение имеет продолжительность протекания тока. При увеличении продолжительности протекания тока сопротивление тела человека снижается, что вызывает рост тока.

Опасность воздействия тока зависит от индивидуальных особенностей человека (массы и физического развития), а также от состояния нервной системы и всего организма. Большое значение имеет «фактор внимания», ослабляющий опасность тока [13].

Требования к мерам защиты от поражения электрическим током регламентируются ГОСТ 12.1.019-79, ГОСТ 12.1.030-81, «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

При длительном воздействии допустимый ток принят в 1 мА. При продолжительности воздействия до 30 сек. – 6 мА. При воздействии 1 сек. и менее величины токов приведены ниже, однако они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность и принимаются в качестве практически допустимых с достаточно малой вероятностью поражения. Практически допустимые величины тока приведены в таблице 29.

Таблица 29 – Практически допустимые величины тока

Длительность воздействия, сек.	Ток, мА
1,0	50
0,7	90
0,5	125
0,2	190

Эти токи считаются допустимыми для наиболее вероятных путей их протекания в теле человека: рука-рука, рука-ноги и нога-нога.

5.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и экологичных условий труда

Рассмотрим методы и мероприятия, которые обеспечат защиту сотрудников при организации видеомониторинга от опасных и вредных факторов.

5.2.1 Электробезопасность

Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, биологическое и электрическое действия, что приводит к различным электротравмам. Поэтому необходимо соблюдать требования, установленные «Межотраслевыми правилами по ОТ». Эти требования предусматривают:

- наличие разводки питания к каждому рабочему месту, которое должно

заканчиваться розеткой;

- наличие предохранительных устройств для защиты от перегрузок общей

сети питания и в цепи разводок.

Все оборудование должно быть выполнено в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.019 – 79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты». Сопротивление изоляции питающих проводов должно быть не менее 0,5 МОм, а сопротивление заземления не более 4 Ом. Согласно ГОСТ 2.1.038 – 82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов», напряжение прикосновения должно быть не более 2 В, а ток не более 0,3 А [13].

Основными техническими способами и средствами защиты от поражения электрическим током являются: защитное зануление, выравнивание потенциалов, защитное заземление, электрическое разделение сети, изоляция токоведущих частей, оградительные устройства.

Расчет зануления

В сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В в качестве защиты при замыкании на корпус оборудования применяется зануление. Схема зануления изображена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Принципиальная схема зануления при наличии короткого замыкания фазы А на корпус и замыкания фазы С на землю: N – нулевой проводник; I_ф–з – ток замыкания на землю; I_к – ток короткого замыкания; R_з – сопротивление заземления нулевого провода; R_пз – сопротивление повторного заземления нулевого провода; R_зам – сопротивление замыкания фазы на землю

Заземление нейтрали источника тока имеет целью понизить напряжение на корпусах оборудования и на нулевом проводе, с которым эти корпуса соединены, до безопасного значения при замыкании фазного проводника на землю, при этом создается путь для тока I_ф–з.

Нулевой защитный проводник предназначен для увеличения тока короткого замыкания I_к с целью воздействия этого тока на защиту. Увеличение I_к происходит за счет уменьшения сопротивления току при наличии нулевого провода по сравнению с тем, если бы ток шел через землю. Сопротивление заземления не превышает 4 Ом [13].

Повторные заземления нулевого провода снижают напряжение на заземленных корпусах электрооборудования в случае обрыва нулевого провода.

Для того чтобы снизить опасные потенциалы при замыкании на корпус оборудования, используются повторные заземлители с общим сопротивлением не более 10 Ом.

Целью расчета зануления является определить сечение нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимальной токовой защиты. Ток короткого замыкания должен превышать установку защиты согласно требованиям ПУЭ. Для предохранителя величина тока короткого замыкания определяется выражением (28):

, (28)

где I_к – ток короткого замыкания;

I_н – номинальный ток плавкой вставки;

k – коэффициент, означающий кратность тока короткого замыкания относительно тока установки.

В соответствие с ПУЭ коэффициент k должен быть не менее 3 при защите автоматами, имеющими тепловой расцепитель.

При замыкании на зануленный корпус, ток короткого замыкания проходит через следующие участки цепи: обмотки трансформатора, фазный провод и нулевой провод.

Ток короткого замыкания определяется по формуле (29):

, А (29)

где I_к – ток короткого замыкания;

U_ф – фазное напряжение;

z_m– сопротивление обмоток трансформатора;

z_n – комплексное сопротивление петли «фаза – нуль».

Полное комплексное сопротивление петли «фаза – нуль» определяется выражением (30):

, Ом (30)

где z_ф – сопротивление фазного провода;

z_н – сопротивление нулевого провода;

Х_n – индуктивное сопротивление петли «фаза – нуль».

Сопротивление петли «фаза – нуль», исходя из выражения (30), определяется соотношением (31):

, Ом (31)

где R_ф – активное сопротивление фазного провода;

R_н –активное сопротивление нулевого провода;

X_n – индуктивное сопротивление петли «фаза – нуль».

Помещение в котором располагается вычислительная техника, находится на расстоянии L = 115 м от автомата защиты. Питание подводится стандартным алюминиевым проводом диаметром проводника равным 3 мм.

Активное сопротивление фазного провода определяется выражением (32):

, Ом (32)

где – удельная проводимость алюминия,

Ом·м/мм²;

S – площадь поперечного сечения проводника, мм².

Площадь поперечного сечения проводника определяется формулой (33):

, мм² (33)

, мм

Таким образом, активное сопротивление фазного провода равно:

, Ом

Полная проводимость нулевых защитных проводов, должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. Принимая это во внимание, получаем, что сопротивление нулевого провода определяется как выражение (34):

, Ом (34)

Пренебрегая индуктивным сопротивлением , получаем:

, Ом

По справочным данным мощность трансформатора составляет 180 кВА. Величина фазного напряжения питаемой сети U_ф=220 В, а величина сопротивления обмоток трансформатора = 0,453 Ом. Ток короткого замыкания определяемый выражением (29) принимает следующее значение:

, А

В качестве элемента защиты используем автоматический выключатель на 40 А с временем срабатывания 0,3 сек.

Для выбранного автомата должно выполняться условие (28):

Ток, проходящий через человека в случае замыкания до срабатывания защиты, определяется выражением (35):

, А (35)

где – ток короткого замыкания;

R_н – сопротивление нулевого защитного проводника;

R_з – сопротивление рабочего заземлителя;

R_пз – сопротивление повторного заземлителя;

R_ч = 1000 – сопротивление человека, Ом.

Сопротивление рабочего заземлителя определяется выражением (36):

, Ом (36)

где R_зм = 10 – сопротивление замыкания, Ом;

U_доп – допустимое напряжение прикосновения, при времени воздействия не более 0,4 сек. (U_доп = 55 В).

Получаем:

, Ом

Сопротивление повторного заземлителя определяется выражением (37):

, Ом (37)

где n – количество повторных заземлителей, n = 4.

Получаем:

, Ом

Возвращаясь к формуле (35) определяем величину тока, протекающего через человека:

А = 93, мА

Максимально допустимое время срабатывания автомата определяется как:

, cек.

Вычисленное значение тока протекающего через человека определенное выражением (35) составляет 93 мА, и относится к фибрилляционному току. Максимальное время действия такого тока не более 1 секунды. Результаты расчетов показали максимальное время срабатывания автомата 0,53 секунды, что удовлетворяет условию секунды. Это говорит о том, что разрешается применение выбранного способа защиты [13].