Электробезопасность (стр. 2 )

Величина силы тока, проходящего через тело человека, условно определяют, используя закон Ома.

Iчел=Uприк/Rчел, (A), где

Iчел – величина силы тока, А

Uприк – напряжение прикосновения, В

Rчел – расчетное значение сопротивления человека, равное 1000 Ом.

Характер воздействия, определяемый величиной силы тока приведен в табл. 1.

Род и частота тока, проходящего через тело человека.

Постоянный ток - при напряжении до 250-300В в 4-5 раз безопаснее переменного. Случаев смертельного поражения людей током в установках постоянного тока в несколько раз меньше, чем в аналогичных установках переменного тока, но лишь при напряжении до 250-300В. При более высоких его значениях постоянный ток, более опасен, чем переменный (50Гц), так как поражение приводит к обширным и глубоким ожогам.

Переменный ток – выявлено, что с ростом частоты тока опасность поражения растет. Этот вывод справедлив лишь в пределах частот от 1 до 50-100ГЦ. Дальнейшее повышение частоты ведет к снижению опасности поражения. Так, например, ток напряжением 1500 В, но очень большой частоты (свыше 1000 Гц) практически безопасен, оказывает лечебное воздействие, широко применяется в медицинской практике и всем известен как ток ультравысокой частоты (УВЧ).

Путь по которому ток проходит в теле человека, называется «петля тока», которая значительно определяет исход поражения.

Различают пять основных петель тока:

Ø  Рука-рука

Ø  Рука-голова(левая рука-голова, правая рука-голова)

Ø  Рука-нога (левая рука - левая нога, левая рука - правая нога, правая рука - левая нога, правая рука - правая нога).

Ø  Голова-нога (голова - левая нога, голова - правая нога)

Ø  Нога-нога

Так же могут быть и другие разновидности петель тока. Если петля тока проходит через жизненно важные органы, опасность поражения увеличивается. Но степень поражения определяется не только тем, протекает или не протекает ток через область сердца, но и тем, каким участком тела касается человек токоведущих частей, какова плотность нервных окончаний в этой части тела. Прохождение электрического тока через уязвимые места приводит часто к смертельным исходам доже при очень малой силе тока.

Наиболее уязвимыми местами человеческого тела являются тыльная часть кисти, лицо, висок, шея, спина, внутренняя часть ноги, и руки.

Длительность прохождения тока через человека.

Чем продолжительнее действие тока на организм, тем больше вероятность тяжелого или смертельного поражения.

При малых значениях силы тока (0-0,1 А) это объясняется возможностью электрического пробоя кожи. При больших значениях силы тока (0,1-5 А) повышается вероятность возникновения фибрилляции сердца.

Формирование у работающих психо-эмоциональной настороженности (фактора внимания)при работе с электротоком – важнейшее условие личной профилактики электротравматизма. Этот фактор основывается на знаниях физиологического действия электрического тока на организм при попадании пострадавшего в электрическую цепь.

Речь идет о той необходимой собранности человека, появляющейся у него в ожидании какого-либо события или во время работы, требующей внимания. «Фактор внимания,- писал Еллинек*,- играет чрезвычайно большую, может быть, решающую роль….С тем, кто находится в состоянии сосредоточенного внимания, обыкновенно ничего не случается….. Он противопоставляет свое внимание, как щит, страшному моменту, который может произойти» Подобное мнение нашло отражение доже в народных пословицах разных стран.

*- один из первых исследователей электротравматизма.

Англичане говорят: «Человек, ум которого подготовлен, стоит двух». Или это же, но другими словами:

«Заранее предупрежденный – заранее вооруженный». Аналогичное выражение встречается у французов: «Предупрежденный человек стоит двух»

Подобное утверждение правомерно в основном при поражении электрическим током напряжением 220-300 В. При больших напряжениях тяжелый исход чаще всего наступает от ожогов электрической дугой. Здесь уже есть основания полагать, что опасность ожога растет практически линейно в зависимости от значения напряжения. Фактор внимания, несомненно, вызывает мобилизацию защитных систем организма, усиливает через гипофизарно-адреналиновую систему кровообращения сердечной мышцы, мозговой кровоток и делает их более устойчивыми к внешним раздражителям (электротравме). При факторе внимания расстроить биосистему автоматического регулирования важнейших систем организма (центральной нервной системы, кровообращения, дыхания) значительно труднее. Однако следует отметить, что роль фактора внимания пока еще не находит достаточного отражения в защитных мероприятиях при электробезопасности. Но есть уверенность в том, что новые взгляды на электробезопасность живой ткани, дальнейшее изучение природы электрической активности организма человека позволяя раскрыть биофизику механизма поражения человека, что будет учтено в разработке мер по защите от действия электрического тока.

3.  Электроустановки и меры безопасности при их эксплуатации

Категории электроустановок.

Электроустановками называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии. Действующей электроустановкой считается электроустановка или ее участок, которая находятся под напряжением, либо на которую напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

В зависимости от величины рабочего напряжения электроустановки условно делятся на две категории: до 1000 В и выше 1000 В.

Выбор коллективного способа обеспечения электробезопасности зависит от режима нейтрали трансформатора или генератора.

Нейтралью - называется общая точка обмоток трансформатора, в которой электрическое напряжение в нормальном режиме одинаково по абсолютному значению во всех фазах.

ü  На рис. 1. представлены схемы режима нейтрали.

При заземлении нейтрали появляется четвертый провод, позволяющий использовать два рабочих напряжения: линейное U cе (напряжение между двумя фазами) и фазное (напряжение между фазой и землей).

Так, от 4х проводной сети напряжением 380 В можно питать силовую нагрузку (питание электрооборудования), включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, и осветительную, включая ее между фазным и нулевыми проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом значительно уменьшается стоимость всей электроустановки, что обусловлено применением меньшего числа трансформаторов, проводов меньшего сечения. (см. рис.2)

Сети с изолированной нейтралью применяют при повышенных требованиях безопасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт).

3.2 Напряжение шага и напряжение прикосновения.

При обрыве провода, находящегося под напряжением, вокруг места соприкосновения (контакта) с землей образуется зона растекания тока.

Зоной растекания тока называется область земли, в пределах которой возникает заметный потенциал при стекании тока.

Зоной нулевого потенциала называется зона земли за пределами зоны растекания.

На рис. 3 представлено распределение потенциалов в зоне растекания тока.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками, обусловленное растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека.

На расстоянии 1 м от упавшего провода падение напряжения составляет около 70% полного напряжения, на расстоянии 10 м – 92%, на расстоянии 20 м практически равно нулю - такие точки поверхности земли считаются находящимися вне зоны растекания тока. Опасность попадания под напряжения шага увеличивается, если человек упадет в зоне растекания тока, т. к. увеличится разность потенциалов точек касания в этой зоне.

При обслуживании оборудования, питающегося электрическим током, в случае пробоя (порчи) изоляции на металлическом корпусе установки появляется напряжение, касаясь такой установки, человек попадает под напряжение прикосновения Uпр.

Напряжением прикосновения называется разность потенциалов между потенциалом, имеющимся на корпусе и потенциалом поверхности, на которой стоит человек.

Uпр=φкорп-φног

По мере удаления от места замыкания увеличивается напряжение прикосновения и, следовательно, опаснее касаться корпуса, находящегося под напряжением. На рис. 4.3 представлено распределение потенциалов в этом случае.

Uпр=φк-φ(ног)=φк-0=φк

Т. е. в таком случае, человек попадает под рабочее напряжение.

3.3 Схемы включения человека в электрическую сеть.

На практике возможно прикосновение одновременно к двум фазам сети (рис. 4.). Это прикосновение называют двухфазным и оно наиболее опасно. Ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука-рука), зависит от прилагаемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети (Uл= √3 Uф), а также от сопротивления организма человека:

Iчел=Uл/Rчел= √3 Uф /Rчел, [А], где

U л - линейное напряжение, т. е. напряжение между двумя фазами сети, В;

Uф - фазное напряжение сети, В;

Rчел - сопротивление организма человека, Ом.

Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко. Они возникают при работе под напряжением в электроустановках до 1000 В. при применении неисправных электрозащитных средств – диэлектрических перчаток, монтерского инструмента, эксплуатации оборудования с неогражденными, неизолированными токоведущими частями (открытые рубильники, поврежденные штепсельные розетки и т. п.).

Ø  Однофазное прикосновение, как правило, менее опасно, однако однофазное прикосновение возникает во много раз чаще.

Ø  При однофазном прикосновении в сети, с изолированной нейтралью ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию фазных проводов, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением. Цепь, по которой проходит ток, состоит из сопротивлений тела человека Rчел, его обуви Rоб, пола Rп, сопротивления изоляции фазного провода Rиз/з, тогда

Iчел=Uф/(Rчел+Rоб+Rп+Rиз/з), [А]

ü  При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при Rоб=0 и Rп=0

Iчел=Uф/(Rчел+Rиз/з), [А] R из/3

ü  При однофазном прикосновении в сети с заземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека, возвращается к источнику тока через заземленную нейтраль.

ü  Цепь, по которой проходит ток в этом случае, будет состоять из следующих сопротивлений: тела человека (Rчел), его обуви (Rоб), пола (Rп) и сопротивления заземления нейтрали (R0). В этом случае силу тока определяют по формуле:

Iчел=Uф/(Rчел+Rоб+Rп+R0), [А]

ü  При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь – обувь сырая или подбита металлическими гвоздями, стоит на сыром полу или металлическом основании), т. е. когда Rоб=0 и Rи=0 и ток через тело будет определяться по формуле:

Iчел=Vф/(Rчел+R0), [А]

ü  Поскольку сопротивление заземления нейтрали R0 во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Iчел=Uф/Rчел, [А]

ü  В сети с фазным напряжением 220 В при принятом расчетным значении сопротивления тела человека, равным 1000 Ом ток, проходящий через тело человека будет равным:

Iчел=220/1000=220 мА

ü  Ток такой силы смертельно опасен для человека.

ü  В сети с изолированной нейтралью при фазном напряжении 220 В и сопротивлении изоляции фазного провода Rиз=90000 Ом, ток проходящий через тело человека равен:

Iчел=220/(1000+90000)=7 мА

ü  Следовательно, касание фазного провода в нормальном режиме в сети с изолированной нейтралью менее опасно, нежели, при равных условиях касание провода в сети с заземленной нейтралью.

3.4 Категории помещений.

По условиям среды производственные помещения разделяются на сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, помещения с химически активной или органической средой.

В отношение опасности поражения человека электрическим током все помещения подразделяются на помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью и особо опасные помещения.

К помещениям без повышенной опасности относятся такие, в которых относительная влажность не превышает 75%, а температура воздуха не более 350С°; где нет токопроводящих полов (например, земляных), токопроводящей пыли, нет возможности одновременного касания (на расстоянии вытянутых рук), с одной стороны, к металлическим заземленным конструкциям зданий, сооружений, машин, механизмов, оборудования и т. д., а с другой – к металлическим корпусам электроустановок. Этим требованиям отвечают отапливаемые административные помещения, учебные лаборатории и пр.

К особо опасным помещениям относятся такие, в которых имеется хотя бы одно из следующих условий, создающих особую опасность поражения человека электрическим током:

•  особая сырость (относительная влажность близка к 100%; потолок, стены, пол и предметы покрыты влагой; наружные электроустановки находятся под дождем и снегом);

•  химически активная или органическая среда (в помещении длительно или постоянно содержаться агрессивные пары, газы, жидкости, плесень, разрушающие изоляцию или токоведущие части электроустановок);

•  наличие одновременно двух или более условий, характерных для помещений с повышенной опасностью.

Примерами особоопасных помещений являются: электролизные и гальванические цеха, животноводческие помещения с агрессивной средой, бани, территории открытых электроустановок и т. п.

Степень опасности поражения человека электрическим током во всех вышеуказанных помещениях можно значительно снизить за счет нетокопроводящих полов.

4.  Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током

Для обеспечения электробезопасности должны применяться отдельно или в сочетании друг с другом следующие технические способы и средства:

v  защитное заземление;

v  зануление;

v  выравнивание потенциалов;

v  электрическое разделение сетей;

v  защитное отключение;

v  изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная);

v  оградительные устройства;

v  предупредительная сигнализация, блокировка;

v  знаки безопасности;