Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического тока следующие.
1. Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
2. Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования — корпусах, кожухах и т. п. — в результате повреждения изоляции и других причин.
3. Появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки.
4. Возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.
Основными мерами защиты от поражения током являются: обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения; защитное разделение сети; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, применением двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.; применение специальных защитных средств — переносных приборов и приспособлений; организация безопасной эксплуатации электроустановок.
Классификация помещений по опасности поражения током. Окружающая среда и окружающая обстановка усиливают или ослабляют опасность поражения током. С учетом этого «Правилами устройства электроустановок» все помещения делятся по степени опасности поражения людей электрическим током на три класса: 1 — без повышенной опасности; 2 — с повышенной опасностью и 3 — особо опасные.
Помещения без повышенной опасности — это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например, деревянными) полами, т. е. в которых отсутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасным.
Примером помещений без повышенной опасности могут служить обычные конторские помещения, инструментальные, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе цехи приборных заводов, размещенные в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой.
Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из следующих пяти условий, создающих повышенную опасность:
сырости, когда относительная влажность воздуха длительно превышает 75%; такие помещения называют сырыми;
высокой температуры, когда температура воздуха длительно превышает +30° С; такие помещения называются жаркими;
токопроводящей пыли, когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль (например, угольная, металлическая и т. п.), в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т. п.; такие помещения называются пыльными с токопроводящей пылью;
токопроводящих полов — металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.;
возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.
Примером помещения с повышенной опасностью могут служить лестничные клетки различных зданий с проводящими полами, складские неотапливаемые помещения (даже если они размещены в зданиях с изолирующими полами и деревянными стеллажами) и т. п.
Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих трех условий, создающих особую опасность:
особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100% (стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой); такие помещения называются особо сырыми;
химически активной среды, т. е. помещения, в которых по условиям производства содержатся пары или образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования; такие помещения называются помещениями с химически активной средой:
одновременного наличия двух и более условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью.
Особо опасными помещениями являются большая часть производственных помещений, в том числе все цехи машиностроительных заводов, испытательные станции, гальванические цехи, мастерские и т. п. К таким же помещениям относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом.
Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена рядом способов: изоляцией токоведущих частей, размещением их на недоступной высоте, ограждением и др.
Защитное разделение сети. В разветвленной электрической сети, т. е. обладающей большой протяженностью, вполне исправная изоляция может иметь малое сопротивление, а емкость проводов относительно земли — большую величину. Эти обстоятельства являются крайне нежелательными по условиям безопасности, так как в таких сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью утрачивается защитная роль изоляции проводов и усиливается угроза поражения человека током в случае прикосновения его к проводу сети (или к какому-либо предмету, оказавшемуся под фазным напряжением).
Этот существенный недостаток может быть устранен путем так называемого защитного разделения сети, т. е. разделения разветвленной (протяженной) сети на отдельные небольшие по протяженности и электрически не связанные между собою участки.
Разделение осуществляется с помощью специальных разделительных трансформаторов. Изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов относительно земли, благодаря чему значительно улучшаются условия безопасности.
Применение пониженного напряжения. При работе с переносным ручным электроинструментом — дрелью, гайковертом, электрическим зубилом и т. п., а также ручной переносной лампой человек имеет длительный контакт с корпусами этого оборудования. В результате для него резко повышается опасность поражения током в случае повреждения изоляции и появления напряжения на корпусе, особенно, если работа производится в помещении с повышенной опасностью, особо опасном или вне помещения.
Для устранения этой опасности необходимо питать ручной инструмент и переносные лампы пониженным напряжением не выше 36 В.
Кроме того, в особо опасных помещениях при особо неблагоприятных условиях (например, работа в металлическом резервуаре, работа сидя или лежа на токопроводящем полу и т. п.) для питания ручных переносных ламп требуется еще более низкое напряжение — 12 В.
Человек может пострадать при работе с электроустройствами в том случае, когда в электросети наблюдаются неисправности.
Возможные причины поражения электрическим током
Наибольшее количество инцидентов наблюдается при обслуживании электроустановок. Люди, которые становятся жертвами несчастных случаев:
- не представляют, какую опасность несёт за собой неправильное обращение с электричеством;
- не компетентны в вопросах электробезопасности.
Классификация электротравм
- Электроудар лёгкой степени – как правило, без нарушения работы организма человека.
- Электроудар средней степени тяжести – наблюдается потеря сознания человека, нарушение работы дыхательной и сердечнососудистой систем.
- Электрический шок – высокая степень поражения организма. Наблюдаются многочисленные травмы на теле, человек не реагирует на внешние раздражители.
- Клиническая смерть. Является следствием получения особо тяжких травм.
Пострадавшему, при необходимости, следует оказать медпомощь. Если степень травматизма велика, то больного немедленно необходимо доставить в больницу.
Основные термины
Электробезопасность – совокупность мероприятий, действий и защитного электрооборудования, направленных на сокращение несчастных случаев при контакте с электротоком.
Электротравматизм – нарушение работы организма, вызванное воздействием электротока.
Электротравма – полученная под воздействием электротока травма.
Электрические знаки – безвредные следы на коже, как следствие контакта кожных покровов с токоведущими частями.
Электрические знаки на коже у пострадавшего
Электрический ожог – поражение кожных тканей, вызванное высокими температурами электродуги, которое возникло вследствие КЗ.
Металлизация кожи – проникновение в средние слои живых тканей частиц расплавленного металла.
Электрический шок – состояние (часто временное) паралича организма, потери дыхательного рефлекса, сердцебиения и работоспособности систем организма.
Электроудар – многочисленные повреждения организма, полученные во время инцидента.
Паралич сердечной мышцы происходит при особо тяжких обстоятельствах. Когда заряды проходят вдоль тела или поперёк, задевая линию сердца, прекращая нормальную его работу. Фибрилляция вызывает нарушение оттока крови. Смерть наступает при бездействии или неправильном оказании первой помощи.
Высвобождение пострадавшего от поражения электрическим током
Напряжение шага – величина напряжения между двумя точками касания (шагами). Наименьшее значение его достигается при минимальном расстоянии ног друг от друга. При попадании под действие шагового напряжения увеличивается риск травматизма и летального исхода, т. к. при падении ток проходит через жизненно важные органы.
Травматизм
Условия, при которых возможно получение травм:
- Прикосновение к открытым частям электроприборов, которые находятся под напряжением.
- Несчастные случаи, которые вызваны несогласованностью работы персонала.
- Касание к корпусу электроаппаратов, которые вышли из строя и на поверхности которых есть напряжения либо задерживаются токи утечки.
- Случайное приближение в зону поражения неисправных высоковольтных ЛЭП.
- Попадание в зону действия электродуги.
- Прикосновение инструментом (из токопроводящих материалов) к электроаппаратам.
- Попадание под перенапряжение .
- Прикосновение к трубам и металлическим конструкциям, которые оказались под напряжением (попадания оборванного провода и др.).
- Неисправность ограждающих устройств ремонтных объектов. Отсутствие необходимых мероприятий по ограничению доступа к опасным элементам.
- Подача напряжения без предупреждения. Ошибочное включение отходящих автоматов на подстанциях.
- Отсутствие защитного заземления.
- Возникновение коротких замыканий при выполнении ремонтных работ.
- Неисправность электроприборов. Нарушение целостности изоляционных поверхностей.
- Пробои в изоляции, вызванные перегревом и расплавлением защитного слоя кабелей.
- Пользование поломанными электроприборами.
- Неисправности на ЛЭП.
- Короткие замыкания.
- Ошибки в работе: случайные прикосновения к опасным устройствам, падения и др.
- Электродуга. Возникает при преодолении предельно допустимого безопасного расстояния между человеком и электроустановкой более 1 кВ.
- Возникновение шагового напряжения при наличии оголённого проводника под напряжением.
- Удары молнии в установки, не оборудованные молниеотводами. Возникает электроток и большой величины. Инцидент зачастую сопровождается пожаром.
- Повешенная влажность в помещении с неисправной электроустановкой: наличие конденсата на стенах и полах, приводит к поражению живых организмов.
- Оставление электроустановок без надзора при замкнутой цепи. Является нередкой причиной травматизма.
- Неисправность или отсутствие заземляющего контура. Нарушение работы ЗУ.
- Поломка СЗ. Возникает из-за невнимательного отношения к рабочему процессу персонала.
- Внешние факторы: возникновение напряжения на токоведущих частях из-за повторных аварий – на питающих подстанциях, удары молнии во время проведения работ др.
Масштаб травматизма
Различают следующие масштабы травматизма, которые зависят от факторов:
- Продолжительность пребывания человека под действием электротока. Чем выше показатель, тем больше вероятность получения травм и летального исхода.
Защитные функции организма (вместе с сопротивлением тела) снижаются при длительном контакте. Доказано, что при длительности поражения 1-2 минуты, сопротивление может снизиться на 25%. Увеличивается негативное влияние на работу сердца. Если электроток проходит через главный орган во время расслабленного состояния, то действие его наиболее губительно. В таких случаях наступает фибрилляция.
- Состояния организма: физическая подготовка, стрессоустойчивость, наличие хронических болезней, острой фазы течения заболеваний.
Во время острого цикла болезни или при наличии хронических заболеваний индивид более уязвим, чем лицо, у которого нет серьёзных проблем со здоровьем. Проблемы сердечно-сосудистой системы увеличивают вероятность получить серьёзные повреждения. Ток течёт по пути наименьшего сопротивления, поэтому поражёнными будут те органы, которые работают не стабильно.
Сухие кожные покровы имеют сопротивление большее, чем после увлажнения. Растворенные соли и кислоты, сокращают величину сопротивления в 1,5-2 раза. Пот и грязь повышают удельную электропроводность кожи. Действие электротока в данном случае становится более значительным.
Удельное сопротивление кожных покровов тела имеет разное значение. Наименьшим – обладает эпидермис ладоней, лица, паховых зон, шеи, там, где толщина его слоя минимальна. Также люди с крупной комплекцией обладают большим сопротивлением. Уязвимыми считаются участки тела с большим количеством потовых желез.
Величина тока пола и возраста. Женщины и дети при одинаковых условиях инцидента пострадают больше, чем мужчины.
Как выглядит электроожог у ребёнка
Во время стресса защитные функции организма также уменьшаются, следовательно, лица, обладающие стрессоустойчивостью менее уязвимы.
Местность с меньшим значением относительного давления атмосферы является более опасной зоной. Разрежение (низкое содержание кислорода в воздухе) способствует увеличению негативного влияния физической величины.
- Характеристика сети: класс напряжения, тип и сила тока, частоты сети и др.
Класс напряжения имеет второстепенную значимость по сравнению с понятием тока при инциденте. При одном и том же напряжении силы тока может отличаться в тысячи раз.
Ощутимый ток – до 1,5 мА. Вызывает дискомфорт при прохождении через кожные покровы. В большинстве случаев он неопасен.
Не отпускающий ток. (3-5 мА). Вызывает сокращения мышечных тканей. При увеличении параметра до 15мА, пострадавший начинает испытывать значительные болевые ощущения. Высвободиться самостоятельно становится невозможно.
Фибрилляционный ток 100мА..5А. наблюдаются нарушения работы всех систем организма.
При преодолении порога в 5А мгновенно наступает электрический шок в результате остановки сердца и дыхания. Длительное воздействие ведёт к смерти.
Доказано, что влияние переменного тока в сетях до 0,4 кВ намного опаснее постоянного. Далее, опасность последнего становится больше (при частоте 50 Гц). При увеличении рабочей частоты до 10 кГц организм подвергается тепловому воздействию (получение электроожогов).
- Обстоятельств инцидента – места, быстроты оказания доврачебной помощи.
Влажность в помещении, действия во время прохождения зарядов по телу, качество оказания помощи и д. р. первостепенно влияют на исход случая.
- Пути прохождения электротока по организму. Если заряды проходят, не задевая внутренние органы, то шансы выжить высоки.
Самыми опасными являются цепочки рука-рука, рука-нога, т. е. такие, при которых страдают жизненно важные органы. Прикосновения рефлексогенными областями также являются опасными (грудь, шея, виски).
Получение электротравмы человеком
Существует ряд случаев, когда контакт с электричеством не представляет опасность для организма:
- Контакт в сухих помещениях с сетями 20 В. Человек не получит электротравмы при касании опасных предметов. При таком воздействии не происходит судорог, и пострадавший может самостоятельно высвободиться.
- Напряжение 12 В считается безопасным в сырых комнатах.
Освещение в детских комнатах применяют на 12 В. Эта мера применяется для снижения риска получения травмы ребёнком.
Видео про первую помощь
Как оказать первую помощь при электротравме, рассказывает видео ниже.
Наиболее частые случаи:
- случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (оголенным проводам, контактам электроаппаратуры, шинам и т.д.);
- неожиданное возникновение напряжения там, где в нормальных условиях его быть не должно;
- появление напряжения на отключенных частях электрооборудования (по причине ошибочного включения, наведения напряжения соседними установками и т.д.);
- возникновение напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода с землей, неисправности заземляющих устройств и т.д.
- поражение электрическим током человека, случайно оказавшегося под напряжением. Токи через тело человека порядка 0,05-0,1 А опасны, большие значения могут быть смертельны;
- перегрев проводов или электрическая дуга между ними при коротких замыканиях, что приводит к ожогам человека или пожарам;
- перегрев поврежденных участков изоляции между проводами токами, утечки через изоляцию, что может привести к самовозгоранию изоляции;
- перегрев корпусов электрооборудования вследствие их перегрузки.
Для обеспечения безопасности необходимо:
исключить возможность прикосновения человека к токоведущим частям, что достигается заключением электрооборудования в закрытые корпусы и его отключением при ремонтах;
по возможности применять безопасные низкие напряжения до 36 В при пользовании переносным электрооборудованием;
поддерживать высокий уровень изоляции относительно земли;
снижать влияние емкости проводов;
использовать защитное заземление (заземляющий провод);
применять общесетевые аппараты защиты от утечек в сетях с глухим заземлением нейтрали.
В сети с занулением присоединение корпусов электрооборудования к отдельным заземлителям, не соединенным с нейтральным проводом, запрещено.
Действие электрического тока на организм человека
Действие электрического тока на организм человека проявляется в следующих видах: термическое, электролитическое, механическое, биологическое.
Термическое воздействие проявляется в виде токового и дугового ожогов.
Степени ожога: покраснение, появление пузырей, омертвение тканей, обугливание. При этом следует учитывать площадь поражения.
При поражении электрическим током человек может получить местные электротравмы либо электрический удар.
Местные электротравмы: ожог, металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия.
Электролитическое воздействие проявляется в виде поражения внутренних органов вследствие электрохимических реакций в теле человека.
Механическое воздействие может быть прямым или косвенным. Прямое механическое воздействие проявляется в виде разрыва мышечных тканей и стенок кровеносных сосудов за счет превращения лимфы или крови в пар. Косвенное механическое воздействие проявляется в виде ушибов, вывихов, переломов при резких непроизвольных судорожных сокращениях мышц.
Биологическое воздействие проявляется в виде электрического удара - воздействия электрического тока на центральную нервную систему.
Электрический удар имеет несколько степеней:
легкая дрожь в суставах, слабая боль,
сильные боли в суставах,
потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания,
потеря сознания и остановка сердца либо остановка дыхания,
потеря сознания, остановка сердца, остановка дыхания, т.е. состояние клинической смерти.
На степень поражения человека электрическим током существенно влияют: величина тока, длительность протекания тока через тело человека, путь протекания, состояние кожи.
По величине и действию тока на организм человека различают ток ощутимый и ток неотпускающий, при котором пострадавший не может самостоятельно разжать руку. Ощутимый ток - постоянный около 5 - 8 мА, переменный - порядка 1 мА.
Величина неотпускающего тока - порядка 15 - 30 мА. Токи более 30 мА считаются опасными.
Величина сопротивления тела человека в зависимости от внешних условий может меняться в широких пределах - от нескольких сотен Ом до десятков кОм. Особо резкое падение сопротивления наблюдается при напряжении до 40-50 В, когда сопротивление тела человека снижается в десятки раз. Однако при проведении расчетов на электробезопасность в сетях напряжением выше 50 В принято считать величину сопротивления тела человека 1000 Ом.
Длительность протекания тока и величина допустимого тока связаны эмпирической формулой
Чем меньше длительность протекания тока, тем больше величина допустимого тока. Если At =16 мс, то величина допустимого тока 30 мА.
Такая величина тока определяет требования к изоляции. Так, например, для сети с фазным напряжением 220 В сопротивление изоляции должно быть не менее
Основными причинами несчастных случаев при поражении электрическим током являются:
Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
Появление напряжения на конструктивных металлических частях электрооборудования (корпусах, кожухах, и т.п.) в результате повреждения изоляции и других причин (так называемое электрическое замыкание на корпус);
Появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения;
Попадание человека в зону растекания тока.
Классификация помещений по опасности поражения
Человека током
Существенное влияние на безопасность электрических установок оказывают условия среды, от которых зависит состояние изоляции, а также электрическое сопротивление тела человека. В связи с этим в отношении опасности поражения человека электрическим током Правила устройства электроустановок (ПУЭ) различают:
1) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;
2) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:
Относительная влажность воздуха превышает 75 %;
Пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь оборудования;
Токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);
Температура постоянно или периодически (свыше суток) превышает +35 °C;
Возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой;
3) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:
Относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);
Химически активная или органическая среда, разрушающая изоляцию и токоведущие части электрооборудования;
Одновременно два или более условий повышенной опасности.
Нормирование напряжений прикосновения и токов
Через тело человека
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения U пд и токов I пд , протекающих через тело человека, задаются для пути тока "рука – рука" или "рука – ноги" (ГОСТ 12.1.038-82*). Указанные значения при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Примечание. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 °С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.
При аварийном режиме производственных и бытовых приборов и электроустановок напряжением до 1000 В в сетях с любым режимом нейтрали предельно допустимые значения U пд и I пд не должны превышать значений, приведённых в ГОСТ 12.1.038-82*. Для приближённой оценки U пд и I пд можно воспользоваться данными табл. 4.3. Аварийный режим означает, что электроустановка неисправна и могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмам. При продолжительности воздействия более 1 с величины U пд и I пд соответствуют отпускающим значениям для переменного и не болевым для постоянного токов.
Таблица 4.3
Технические средства защиты человека
От поражения током
Основными техническими средствами защиты человека от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются (ПУЭ): защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение, электрическое разделение сети, малое напряжение, электрозащитные средства, уравнивание потенциалов, двойная изоляция, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.
Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с грунтом Земли металлических нетоковедущих элементов электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением. Область применения защитного заземления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СИН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 50 В переменного и выше 120 В постоянного тока.
Защитное заземление специально предназначено для обеспечения электробезопасности и позволяет уменьшить напряжение, приложенное к телу человека, до длительно допустимого значения . Защитному заземлению подлежат доступные для прикосновения человека металлические нетоковедущие элементы электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, например, из-за повреждения изоляции фазного проводника сети. Схема защитного заземления представлена на рис. 4.6.
На рисунке пунктирными линиями показано эквивалентное сопротивление Z из /3 , которое заменяет комплексные сопротивления изоляций фаз в случае их равенства, но подключено к нейтрали N электрической сети.
В случае пробоя фазы на корпус ток замыкания определяется по формуле
в которой влиянием параллельного соединения R з и R h можно пренебречь (R з ||R h << Z из /3 ), т. к. R з << Z из . В результате ток замыкания на землю в СИН напряжением до 1000 В практически не превышает 5 А, а в большинстве случаев он во много раз меньше.
Для обеспечения приемлемой безопасности прикосновения к повреждённой электроустановке в СИН (замыкание фазы на корпус) необходимо обеспечить в любое время года достаточно малую величину сопротивления заземления.
Защитное заземление осуществляют с помощью заземляющего устройства , которое представляет собой совокупность заземлителей (естественные или искусственные) и заземляющих проводников.
Естественные заземлители – это непосредственно контактирующие с грунтом электропроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, используемые для целей заземления. К ним относятся, например, арматура железобетонных фундаментов, металлические водопроводные трубы, проложенные в земле, обсадные трубы скважин. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных или горючих газов и смесей. Согласно ПУЭ для заземления рекомендуется в первую очередь использовать естественные заземлители.
Искусственные заземлители – это специально предназначенные для устройства заземления стальные электроды (трубы, уголки), имеющие непосредственный контакт с грунтом. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивления растеканию тока не удовлетворяют требованиям.
Заземляющие проводники – это электрические проводники, соединяющие заземлители с заземляемыми элементами установок.
ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81* устанавливают, в частности, что в сетях с U ф = 220 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4Ом (R з ≤ 4 Ом ). Если мощность сетевого или автономного источника электроэнергии (трансформаторов, генераторов) не превышает 100 кВА, тоR з ≤ 10 Ом . Таким образом обеспечивают напряжение на корпусе аварийной производственной электроустановки, не превышающее 20 В, что считается допустимым.
Защитное зануление – это преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью электрической сети с помощью нулевого защитного проводника (НЗП). Область применения защитного зануления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СЗН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное зануление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 50 В переменного и выше 120 В постоянного тока.
Схема варианта защитного зануления в СЗН приведена на рис. 4.7, где Пр1 и Пр2 – плавкие предохранители линии питания и электроустановки. Нулевой защитный проводник необходимо отличать от нулевого рабочего проводника N. Нулевой рабочий проводник при необходимости может быть использован для питания электроустановок. В реальной сети он может быть совмещён с НЗП, за исключением случая питания переносных электроприёмников, если он соответствует дополнительным требованиям, предъявляемым к НЗП. Должна быть обеспечена гарантированная непрерывность НЗП на всём протяжении от зануляемого элемента до нейтрали источника питания. Это обеспечивается отсутствием элементов защиты (плавких предохранителей и автоматических выключателей), а также разного рода разъединителей. Все соединения НЗП должны быть выполнены на основе сварки или быть резьбовыми. Полная проводимость НЗП должна составлять не менее 50 % от проводимости фазного проводника.
При замыкании одной из фаз на занулённый корпус электроустановки возникает контур короткого замыкания, образуемый источником фазного напряжения и комплексными сопротивлениями фазного (Ż ф) и нулевого защитного (Ż нзп) проводников, величина тока в котором гарантирует быстрое срабатывание ближайшего к электроустановке элемента защиты (Пр2). С целью дополнительного повышения уровня электробезопасности, например при обрыве НЗП, его повторно заземляют (на рис. 4.7 R п – сопротивление повторного заземлителя). При отсутствии R п напряжение на корпусе повреждённой установки может превышать 0,5U ф, а в случае применения повторного заземлителя оно может быть несколько снижено.
Таким образом, при защитном занулении безопасность человека, касающегося корпуса повреждённой установки, обеспечивается за счёт уменьшения времени воздействия опасного напряжения, действующего до момента срабатывания элемента защиты.
В СЗН с защитным занулением нельзя заземлять корпус установки, не присоединив его прежде к НЗП.
Защитное автоматическое отключение питания - это автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.
Защитное автоматическое отключение питания используется как дополнительная защита в электроустановках напряжением до 1000 В при наличии других мер защиты в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и реализуется с помощью устройства защитного отключения (УЗО).
Датчик Д реагирует на изменения одного или нескольких параметров Uэу, характеризующих электробезопасность. Его выходной сигнал U д пропорционален используемому входному сигналу УЗО, на который оно реагирует. В формирователе аварийного сигнала ФАС сигнал датчика U д сравнивается с установленным уровнем срабатывания Uп. Если U д > Uп, то сигнал U ас через элемент согласования (по мощности, напряжению) ЭС приводит к размыканию контактов отключающего устройства ОУ.
Практическое разнообразие УЗО определяется используемыми входными сигналами и выбранными конструктивными элементами.
Электрическое разделение сети . Реальные электрические сети могут иметь глухозаземлённую нейтраль, быть протяжёнными и разветвлёнными, что резко увеличивает опасность однофазного прикосновения человека. На рис. 4.9 показан пример разветвлённой однофазной сети с подключенными электроустановками, содержащей N ответвлений с соответствующими сопротивлениями изоляции. Результирующее сопротивление изоляции Z из сети определяется как результат параллельного соединения сопротивлений изоляции N отдельных участков и сопротивлений изоляции Z ЭУ электроустановок. Оно может оказаться недостаточным для обеспечения безопасности при однофазном прикосновении и может составлять, например, десятки кОм.
С целью повышения безопасности в таких случаях применяют электрическое разделение сети на ряд участков с помощью специальных разделительных трансформаторов РТ (рис. 4.10). Участок сети, подключенный ко вторичной обмотке РТ, имеет малую протяжённость и разветвлённость. Поэтому легко обеспечивается большое сопротивление изоляции проводников питания относительно земли. Разделительные трансформаторы могут входить в состав, например, блоков питания (преобразователей напряжения) радиоэлектронных устройств. Следует иметь в виду, что выводы вторичной обмотки РТ должны быть изолированы от земли.
Применение малых напряжений . Существенное повышение уровня электробезопасности может быть достигнуто путём уменьшения рабочих напряжений электроустановок. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимой величины напряжения прикосновения, то даже одновременный контакт человека с токоведущими частями разных фаз или полюсов может считаться относительно безопасным.
Малым называется напряжение не более 50 В переменного и не более 120 В постоянного тока, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 12 В, т. к. при таких напряжениях сопротивление тела человека обычно не менее 6 кОм и, следовательно, ток, проходящий через тело человека, не превысит 2 мА. Такой ток можно считать условно безопасным. В производственных условиях для повышения безопасности эксплуатации переносных электроустановок применяются напряжения 36 В (в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (в особо опасных помещениях). Однако в любом случае малые напряжения являются лишь относительно безопасными, т.к. в худшем случае ток через тело человека может превысить значение порогового неотпускающего.
Источниками малого напряжения являются разделительные трансформаторы. Получение малых напряжений с помощью автотрансформаторов не допускается , т. к. токоведущие элементы сети малого напряжения в этом случае гальванически связаны с основной электрической сетью.
Широкому распространению малых напряжений переменного тока мешает трудность осуществления протяжённой сети малого напряжения из-за больших энергетических потерь и наличие понижающего трансформатора. Поэтому область их применения ограничивается в основном ручным электрифицированным инструментом, переносными лампами, светильниками местного освещения в помещениях как с повышенной опасностью, так и особо опасных.
Электрозащитные средства -это средства индивидуальной защиты, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.
По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и предохранительные.
Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и от земли. Различают основные и дополнительные изолирующие средства. Основные изолирующие средства имеют изоляцию, способную длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и, следовательно, с их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Основными изолирующими средствами для электроустановок напряжением до 1000 В служат изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения. Дополнительные изолирующие средства применяют для обеспечения большей электробезопасности лишь в комплекте с основными средствами для обеспечения большей безопасности. К дополнительным изолирующим средствам относятся, например, диэлектрические боты и галоши, изолирующие подставки и коврики. Все изолирующие средства должны подвергаться испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации, о чём на них делается соответствующая отметка.
Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие накладки, щиты, барьеры), а также для предотвращения появления опасного напряжения на отключенных токоведущих частях (переносные заземляющие устройства).
Предохранительные защитные средства служат для защиты персонала от факторов, сопутствующих его работе с электроустановками. К ним относятся средства защиты от падения с высоты (предохранительные пояса), при подъёме на высоту (монтёрские когти, лестницы), от световых, тепловых, механических, химических воздействий (защитные очки, щитки, рукавицы) и электромагнитных полей (экранирующие каски, костюмы).
Уравнивание потенциалов применяют в помещениях, имеющих заземлённые или занулённые электроустановки для повышения уровня безопасности. При этом к сети заземления или зануления подключают металлические трубы коммуникаций, входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.), металлические части каркаса здания, централизованных систем вентиляции, металлические оболочки телекоммуникационных кабелей, все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования.
Двойная изоляция представляет собой совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению металлические части электроустановки не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только защитной изоляции. Согласно требованиям ГОСТ 12.2.006-87 двойную изоляцию обязательно должны иметь устройства бытового или аналогичного общего применения. Установки с двойной изоляцией не следует заземлять или занулять, поэтому они не имеют соответствующих присоединительных элементов. В качестве дополнительной изоляции используют пластмассовые корпуса, ручки, втулки. Если устройство с двойной изоляцией имеет металлический корпус, он должен быть изолирован от конструктивных частей установки, которые могут оказаться под напряжением (шасси, оси регуляторов, статоры электродвигателей) изолирующими элементами.
Предупредительная сигнализация служит для выдачи сигнала опасности при приближении к частям, находящимся под высоким напряжением.
Блокировки предотвращают доступ к неотключенным токоведущим частям электроустановки, например, при ремонте. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи контактами, размыкающимися при открывании аппаратурной дверцы, или не позволяют её открыть, если не снято высокое напряжение с токоведущих частей. Механические блокировки имеют конструктивные элементы, не позволяющие включить аппарат при открытой крышке или открыть аппарат, когда он включен.
Знаки и плакаты безопасности предназначены для привлечения внимания работающих к опасности поражения током, предписания, разрешения определённых действий и указаний с целью обеспечения безопасности. Они бывают запрещающими, предупреждающими, предписывающими и указательными.
Электромагнитные поля
Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения. Опасность такого прикосновения, оцениваемая значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжением сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.п.
Наиболее типичны два случая замыкания цепи тока через тело человека: когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается лишь одного провода. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением, а вторую – однофазным.
Двухфазное прикосновение более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное, и поэтому через человека пойдет больший ток.
Однофазное прикосновение происходит во много раз чаще, чем двухфазное, но оно менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза.
Основные причины поражения электрическим током:
1) Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением в результате: ошибочных действий при проведении работ; неисправности защитных средств, которыми пострадавший касался токоведущих частей и др.
2) Появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате: повреждения изоляции токоведущих частей; замыкания фазы сети на землю; падения провода (находящегося под напряжением) на конструктивные части электрооборудования и др.
3) Появление напряжения на отключенных токоведущих частях в результате: ошибочного включения отключенной установки; замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями; разряда молнии в электроустановку и др.
4) Возникновения напряжения шага на участке земли, где находятся человек, в результате: замыкания фазы на землю; выноса потенциала протяженным токопроводящим предметом (трубопроводом, железнодорожными рельсами); неисправностей в устройстве защитного заземления и др.
Напряжением шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.
Если человек будет находится в зоне растекания тока, например, при повреждении воздушной линии электропередачи, или нарушении изоляции силового кабеля, проложенного в земле, или при стекании тока через заземлитель и стоять при этом на поверхности земли, имеющей разные потенциалы в местах, где расположены ступни ног, то на длине шага возникает напряжение U ш = φ х ─ φ х+8 , где φ х и φ х+8 , - потенциалы расположения точек ног; S = 0,8 м – длина шага.
Электрический ток, протекающий через тело человека в этом случае, зависит от значения тока замыкания на землю, сопротивления основания пола и обуви, а также от расположения ступней ног.
Напряжение шага может быть равным нулю, если обе ноги человека находятся на эквипотенциальной линии, т.е. линии электрического поля, обладающей одинаковым потенциалом. Напряжение шага может быть уменьшено до минимума, если свести ступни ног вместе. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, и на расстоянии, примерно равном 20 м, он может быть принят равным нулю.
Напряжение шага всегда меньше напряжения прикосновения. Кроме того, протекание тока по нижней петле «нога – нога» менее опасно, чем по пути «рука – нога». Однако в практике немало случаев поражения людей при воздействии напряжения шага. Поражение при напряжении шага усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жизненно важные органы. Кроме того, рост человека обусловливает большую разность потенциалов, приложенных к его телу.
