Лекции по "Безопасности жизнедеятельности"

5. Электробезопасность

 

По определению  ГОСТ 12.1.009-76: "Электробезопасность  − система организационных и  технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества".

Из всей совокупности ОВПФ наиболее травмирующим фактором является электрический ток.

В Российской Федерации  ежегодно от электрического тока погибает ~ 2500 человек, откуда риск индивидуальной смерти от тока получается равным: 2500/145∙10⁶ ≈ 16∙10^-6,  что втрое больше, чем в среднем на Земле (5∙10^-6). Доля электротравм среди всей совокупности несчастных случаев на производстве составляла в России в 80-ые годы прошлого века 11.8% (каждая десятая травма на производстве связана с электрическим током). Это возможно было связано с низким уровнем автоматизации производственных процессов.

С момента промышленного  использования электрической энергии пристальное внимание было направлено на специфику проявления электрического тока, не обнаруживаемого без непосредственного контакта с токоведущей частью, находящейся под напряжением, и тяжесть его воздействия на человека. Многочисленные исследования и инженерно-технические разработки привели в настоящее время к созданию надежной системы защитных мер от поражения током.

5.1. Электрический ток

Действие тока на человека.

Ток оказывает  термическое, электролитическое и  биологическое действие.

По видам  поражения воздействие подразделяется на:

- электротравмы - местное поражение тканей (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи);

-электроудары - воздействие тока на весь организм.

 

По степени воздействия  различают:

I степень - судорожные сокращения мышц без потери сознания;

II степень - судорожные сокращения мышц, потеря сознания;

III степень - потеря сознания, нарушение сердечной и/или дыхательной деятельности;

IV степень - клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

 

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током:

1.Величина тока I (основной поражающий фактор). Смертельным для человека значением тока промышленной частоты 50 Гц считается ток

I = 100 мА.

При этом токе вероятность  смертельного исхода наступает для 5% людей.

Выделяют три  характерных значения тока промышленной частоты при его протекании через человека:

• пороговый ощутимый 0,6-1,5 мА, при котором появляются первые ощущения;
• пороговый неотпускающий 10-15 мА, при котором человек не может оторваться от токоведущей части под напряжением (из-за судорог мышц);
• пороговый фибрилляционный 100 мА, при котором возникают хаотические сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате чего наступает смерть.

При постоянном токе ощутимый пороговый ток составляет 5-7 мА. пороговый неотпускающий 50-70 мА, а пороговый фибрилляционный - 300 мА.

2. Напряжение прикосновения U_пр, которое, согласно ГОСТ 12.1.009-76, представляет напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Напряжение  прикосновения, а также электрическое  сопротивление тела человека существенно влияют на исход поражения, так как определяют значение тока, проходящего через тело человека, согласно закону Ома:

U_пр  = I_h∙R_h

В аварийном режиме предельно допустимым напряжением является 20В (при длительности воздействия более 1 с.).

3. Сопротивление тела человека R_h. Оно определяется в основном сопротивлением кожи. Сопротивление R_h, колеблется у разных людей от 3 кОм до 100 кОм. Согласно ГОСТ 12.1.038-82, в нормальном режиме R_h принимается равным 6,7 кОм. В аварийном режиме при расчетах принимается обычно равным 1000 Ом.

4. Длительность воздействия t. Предельно допустимый ток, который может воздействовать на человека без особых последствий в интервале времени t = 0,2 − 1с, определяется согласно ГОСТ 12.1.038-82 из выражения: I ≈ 50/t, мА. Вероятность тяжелого исхода возрастает при I менее 0,2с, что связано с особенностями кардиоцикла. Поэтому время срабатывания быстродействующей защиты ориентируется на этот промежуток времени.

5. Путь тока через тело человека (петля тока). Наиболее опасна петля тока по пути рука-рука, так как проходит через жизненно важные органы, наименее - нога-нога.

6. Род тока. Постоянный ток менее опасен, чем переменный, что видно по значениям пороговых токов, но это справедливо для напряжений менее 250-ЗООВ. Выпрямленный ток из-за наличия гармоник опаснее постоянного тока от аккумулятора.

7. Частота тока f. Наиболее опасным является ток с частотой 20-100 Гц. При частотах меньше 20 или больше 100 Гц опасность поражения несколько уменьшается. Ток частотой более 500 кГц является неопасным с точки зрения электрического удара, но может вызвать ожоги. В принципе, можно считать, что опасность электрического тока в зависимости от частоты уменьшается обратно пропорционально .

8. Контакт в точках акупунктуры. На теле имеются особые точки (точки акупунктуры), куда подходят нервные окончания, в результате чего сопротивление в этих местах резко (на два порядка) снижается по сравнению с соседними участками. Поэтому подвод тока к точкам акупунктуры резко увеличивает вероятность неблагоприятного исхода.

9. Фактор внимания. Сосредоточенный, внимательный к опасности человек менее подвержен воздействию тока. Известно, что кровообращение центральной нервной системы под влиянием напряженного внимания усиливается. Это вызывает повышенное потребление кислорода, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа электронов в процессах биохимических реакций обмена веществ. Усиленный поток электронов сложнее нарушить импульсом тока. Значит, биосистему автоматического регулирования при усиленном кровообращении нервной системы расстроить сложнее.

10. Индивидуальные свойства человека (состояние здоровья, масса и пол человека и др.).

11. Условия внешней среды. По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выделяют 3 класса помещений по опасности поражения электрическим током:

1 − без повышенной  опасности (без признаков повышенной и особой опасности);

2 − повышенной  опасностью (температура воздуха  более 35"С, относительная влажность более 75%, наличие в воздухе токопроводящей пыли, токопроводящий пол, возможность одновременного прикосновения к заземленному объекту и к корпусу электроустановки);

3 − особо  опасные (влажность около 100%, химически  активная среда в воздухе помещения, наличие двух и более признаков повышенной опасности).

12. Схема включения человека в цепь тока. Наиболее опасно двухфазное прикосновение, при котором человек касается проводов двух разных фаз (в трехфазной сети), и исход поражения (часто смертельный при напряжении 380В) не зависит от режима нейтрали сети.

Наименее опасно однофазное прикосновение к сети с изолированной нейтралью. Даже при токопроводящем основании человек теоретически избежит неблагоприятного исхода.

 

Причины поражения электрическим током:

− случайное  прикосновение;

− появление напряжения на корпусе электрооборудования;

− появление напряжения на отключенных токоведущих частях;

− напряжение шага.

 

Основные нормативные  документы:

Правила устройства электроустановок (ПУЭ);

Правила эксплуатации (ПЭ) электроустановок потребителей и Правила техники безопасности (ПТБ) при эксплуатации электроустановок потребителей;

ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения;

ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84) ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.

ГОСТ 12.2.007.0-14-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности;

ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электрические;

ГОСТ 12.3.032-84 ССБТ. Работы электромонтажные;

ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.

ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования.

 

Средства защиты.

При разработке средств защиты от опасности поражения электрическим  током реализованы следующие  принципы обеспечения безопасности:

− снижения опасности (изоляция; применение малых напряжений);

− ликвидации опасности (защитное отключение);

− блокировки (оградительные  устройства);

− информации (сигнализация, знаки безопасности, плакаты);

− слабого звена (защитное заземление).

 

Средства  коллективной защиты от электрического тока:

1. Защитное заземление.

2. Зануление.

3. Защитное отключение.

4. Применение  малых напряжений.

5. Изоляция.

6. Оградительные  устройства.

7. Сигнализация, блокировка, знаки безопасности, плакаты.

Кроме перечисленных СКЗ, применяются СИЗ (инструменты с изолированными рукоятками, коврики, токоизмерительные клещи и т.п.).

Защитное  заземление − преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться над напряжением в результате повреждения изоляции электроустановки.

Принцип действия защитного заземления − снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных "замыканием на корпус".

Область применения − трехфазные трехпроводные сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали. Принципиальная схема защитного заземления приведена на рис. 1.

 

      а)                                 

б) 

 

Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления.

а) защитное заземление в сети с изолированной нейтралью  до 1000В;

б) защитное заземление в сети с заземленной нейтралью  выше 1000В.

1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления;

r_з, r_о, - сопротивления соответственно защитного и рабочего заземлений.

 

Заземление  или зануление электроустановок является обязательным в помещениях без повышенной опасности поражения током при переменном напряжении 380В и выше, постоянном напряжении − 440В и выше. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных необходимо заземлять или занулять установки, начиная с 42В переменного и 110В постоянного напряжения.

Во взрывоопасных  помещениях заземление или зануление установок обязательно независимо от напряжения сети.

Сопротивление заземления электроустановок должно быть не более 8; 4; 2 Ом для трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением 220; 380; 660В соответственно. В стационарных сетях до 1000В с изолированной нейтралью сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом (в сочетании с контролем сопротивления изоляции).

 

Занулением называется присоединение к неоднократно заземленному нулевому проводу питающей сети корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но вследствие повреждения изоляции могут оказаться под напряжением.

Принципиальная схема зануления  приведена на рис. 2.

 

Рис. 2. Принципиальная схема защитного зануления.

 

1 – корпус; 2 − аппараты для защиты от  токов короткого замыкания (предохранители);

Ro − сопротивление заземления нейтрали сети; Rn − сопротивление повторного заземления нулевого провода; I − ток короткого замыкания.

 

 

Принцип действия зануления − превращение пробоя на корпус в короткое однофазное замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить автоматически поврежденную установку из сети.

Область применения − трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью.

 

Первая  помощь при поражении электрическим током должна оказываться немедленно (в течение первой минуты). Необходимо определить, что произошло, освободить (при необходимости) пострадавшего от поражающего действия электрического тока; установить наличие дыхания, пульса, шока; организовать вызов скорой помощи; при необходимости, проводить реанимационные мероприятия: искусственное дыхание, непрямой массаж сердца.

5.2. Статическое электричество

Статическое электричество −  совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. Протекание различных технологических процессов, таких, как измельчение, распыление, фильтрование и другие, сопровождается электризацией материалов и оборудования, причем возникающий на них электрический потенциал достигает значений тысяч и десятка тысяч вольт.

Опасность воздействия статического электричества проявляется в искровых разрядах, которые могут явиться причиной воспламенения горючих веществ и взрывов, а также отрицательного воздействия на организм человека (слабые толчки, умеренный или сильный укол).

Статическое электричество  может нарушать технологические  процессы, создавать помехи в электронных  приборах автоматики.

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества происходит в следующих случаях:

1. При наливе  электризующихся жидкостей (этилового  эфира, бензола, бензина, спирта) в незаземленные резервуары.

2. Во время  протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли.

3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов.

4. Во время  перевозки жидкостей в незаземленных  цистернах и бочках,

5. При фильтрации через пористые  перегородки или сетки.