АКАДЕМИЯ ТРУДА И СОЦИАЛЬНЫХ ОТНОШЕНИЙ
Открытый институт охраны труда, промышленной безопасности и экологии
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Учебное пособие
(для слушателей факультета охраны труда)
И.А.Арнаутова
Москва 2007год
Автор канд.технических наук, проф. И.А.Арнаутова; кандидат технических наук Г.А. Арнаутов
Ответственный за выпуск – зав. кафедрой охраны труда д-р тех. Наук, проф. Н.Н.Карнаух
В учебном пособии изложены основные вопросы дисциплины «Электробезопасность»: механизм воздействия электрического тока на организм человека; обеспечение электробезопасности на производстве в свете, Правил устройства электроустановок, новых Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок; Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей; принципы действия защитных устройств, требования к их исполнению и контролю при эксплуатации. В пособии приведены вопросы из основных разделов электробезопасности и ответы на них.
Учебное пособие предназначено для слушателей Открытого института охраны труда, промышленной безопасности и экологии.
Содержание:
Раздел 1. Общие вопросы обеспечения электробезопасности на производстве.
1.1 Общие положения
1.2 Причины и профилактика электротравматизма
Раздел 2. Обеспечение электробезопасности на производстве.
2.1 Действие электричества на органы человека.
2.2 Виды поражения электрическим током.
Раздел 3. Электроустановки и меры безопасности при их эксплуатации.
3.1 Категории электроустановок.
3.2 Напряжение шага и напряжение прикосновения.
3.3 Категории помещений.
Раздел 4. Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током.
4.1 Защитное заземление.
4.2 Зануление.
4.3 Средства защиты.
Раздел 5. Защита от воздействия статистическим электричеством.
Раздел 6. Молниезащита зданий и сооружений.
Раздел 7. Первая помощь пострадавшим от электрического тока.
Раздел 1. Общие вопросы обеспечения электробезопасности на производстве.
1.1 Общие положения
В условиях научно-технического прогресса расширяется область применения электрической энергии, как на производстве, так и в повседневной жизни. С каждым днем появляются новые электроприборы и электроустановки на производстве. Невозможно представить современную жизнь без огромного количества бытовых электроприборов. В связи с этим правила электробезопасности приобретают особое значение в повседневной жизни людей.
Ежегодно от поражения электрическим током в нашей стране гибнет около 25 000 человек. Из них 60 % электротравм происходит на производстве и 40% в быту. Среди общего количества производственных травм удельный вес электротравм составляет около 11 %. Наиболее значительна доля электротравм в электроэнергетике (29%), что связано со спецификой производства. Работа по обеспечению электробезопасности на предприятии проводится в соответствии с Правилами: Правила устройства электроустановок; Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок; Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Требования Правил определяют обязанности руководителя предприятия ответственного за электрохозяйство, электротехнического персонала и других работников по организации и осуществлении этой работы.
Руководитель организации (предприятия) создает соответствующую организационную структуру для обеспечения на рабочих местах безопасной и безвредной эксплуатации электрического, электротехнологического оборудования и электрических сетей в соответствии с требованиями нормативной документации. Для непосредственного выполнения функций по эксплуатации электроустановок Руководитель организации (предприятия) назначает ответственного за электрохозяйства и его заместителя.
Ответственный за электрохозяйство обязан:
Ø Организовать разработку и ведение необходимой документации по вопросам организации эксплуатации электроустановок;
Ø Организовать обучение, инструктирование, проверки знаний и допуск к самостоятельной работе электротехнического персонала;
Ø Организовать безопасное проведение всех видов работ в электроустановках, в том числе с участием командированного персонала;
Ø Обеспечить своевременное и качественное выполнение технического обслуживания, планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электроустановок.
В подразделениях организации (предприятия), где эксплуатируются электроустановки, назначается руководителем подразделения ответственный за электрохозяйство подразделения организации (предприятия).
Эксплуатацию электроустановок осуществляет подготовленный электротехнический персонал.
Перечень должностей инженерно-технических работников и электротехнического персонала, которым необходимо иметь соответствующую группу по электробезопасности, определяется ответственным за электрохозяйство подразделения и утверждается его руководителем.
Производственному неэлектротехническому персоналу, выполняющему работы, при которых может возникнуть опасность поражения электрическим током, присваивается I группа по электробезопасности методом инструктажа на рабочем месте.
Инструктаж проводит лицо из электротехнического персонала с группой не ниже III
Результаты проверки оформляются в специальном журнале установленной формы.
Присвоение I группы проводится ежегодно.
Удостоверение не выдается
Перечень профессий, требующих присвоение I группы по электробезопасности, определяется ответственным за электрохозяйство подразделения организации (предприятия) и утверждается его руководителем.
Электротехнический персонал до назначения на самостоятельную работу или при переходе на другую работу (должность) связанную с эксплуатацией электроустановок, при перерыве в работе свыше 1 года обязательно проходит обучение и проверку знаний в установленном порядке.
Проверка знаний у ответственного за электрохозяйство, его заместителя и инженера по ОТ проводится в комиссии органов Гостехнадзора.
Для проверки знаний электротехнического и электротехнологического персонала руководитель должен назначить приказом по организации комиссию в составе не менее 5 человек. Председатель комиссии должен иметь группу V или IV. Все члены комиссии должны пройти проверку знаний в комиссии Госэнергонадзора.
Проверка знаний работников, численность которых не позволяет образовать комиссии по проверке знаний, должна проводиться в комиссиях органов Госэнергонадзора.
1.2 Причины электротравматизма
Причины электротравматизма могут быть:
Ø Технические – связанные с техническим несовершенством электроприборов, конструктивными недоделками, бракованными изделиями и т.д.
Ø Организационные – связанные с неправильной организацией рабочего места;
Ø Социальные – связанные с психологическим барьером у работающего с электротоком и как следствие недостаточного внимания при работе. Недостаточная компетентность, переоценка своих возможностей, несоблюдение правил техники безопасности.
ü Электротравма – это поражение организма электрическим током, вызывающее изменения тканей, органов и систем органов (центральной нервной системы, сердечно-сосудистой, дыхательной и д.р.)
ü Электротравмы, при которых возникает электрическая цепь через тело через тело человека или он оказывается в электромагнитном поле большой напряженности.
ü Электротравмы, при которых не возникает электрическая цепь через тело человека, а поражение человека вызывается ожогами, ослеплением дугой, механическими травмами.
ü Сочетанные электротравмы, при которых на пострадавшего совместно воздействуют факторы, указанные выше.
Степени тяжести электротравмы
I степень – судорожное сокращение скелетных мышц без потери сознания.
II степень – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, дыхание и сердечная деятельность при этом не нарушены.
III степень – потеря сознания, нарушения дыхания или сердечной деятельности.
IV степень – отсутствие дыхания и сердечной деятельности – клиническая смерть.
Профилактика производственного электротравматизма
Многочисленные случаи травмирования людей во время работы показывают, что инструкции, правила по охране труда не всегда срабатывают при возникновении экстримальных ситуаций. Поэтому вопросы прогнозирования несчастных случаев являются особенно актуальными в связи с использованием все более сложных технических средств.
Человек не способен предвидеть все варианты возможных отрицательных явлений и сделать из них полезные выводы. Ведь беспечность и халатность – это следствие необученности, неприспособленности человека к внешней среде, отсутствие у него защитных навыков. Об этом говорит тот факт, что несмотря на принимаемые меры по охране труда уровень электротравматизма, в том числе и с тяжкими последствиями, все еще значителен.
Подавляющее большинство электротравм объясняется низкой трудовой и производственной дисциплиной, неудовлетворительной организацией работы и рабочих мест, недостатками в обучении безопасным приемам труда, а также низким уровнем оказания экстренной реанимационной помощи при электротравме и неподготовленностью окружающих к ее оказанию.
ü Профилактика производственного электротравматизма должна включать следующие составные части:
Ø неукоснительное соблюдение требований правил охраны труда;
Ø формирование у работающих фактора внимания при работе с электротоком;
Ø широкое ознакомление работающих с опасностью действия электрического тока на организм;
Ø выработка у работающего управляемого (контролируемого) стереотипа действия, навыков оказания первой помощи и экстренной реанимации;
2. Обеспечение электробезопасности на производстве
2.1 Действие электрического тока на организм человека.
Электрический ток бесшумен, не имеет запаха и цвета. Человек не способен обнаружить его до начала действия, что и является основной причиной опасности. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может оказать себе помощь. При неумелом оказании помощи может пострадать и тот, кто пытается помочь.
Электрический ток при воздействии на организм человека может оказывать электродинамическое, термическое и электролитическое воздействия.
Сопротивление тела человека состоит из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Наиболее высоким является сопротивление рогового слоя кожи, которое и определяет сопротивление кожных покровов.
Сопротивление верхнего рогового слоя кожи человека не остается величиной постоянной; оно уменьшается при увеличении напряжения и времени его приложения, что объясняется пробоем верхнего слоя кожи, при увеличении поверхности и плотности контакта, при увеличении тока, так как при этом увеличивается прогрев и потовыделение в местах контакта, а также при увлажнении и загрязнении кожи. При расчетах электрическое сопротивление человека принято считать равным 1000 Ом. Установлено, что чувствительные к току зоны человека совмещены с акупунтурными точками: электротравмы со смертельным или очень тяжелым исходом возникают у человека при прохождении электрического тока через эти зоны. Сопротивление тела человека резко уменьшается от десятков тысяч Ом до 800 Ом при увеличении приложенного к телу человека напряжения от 10 до 140 В. Соответственно величина тока, протекающего через тело, и опасность поражения возрастают.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ОКАЗЫВАЕТ ДЕЙСТВИЯ:
Ø Тепловое действие тока выражается в поляризации клеточных мембран, изменении движения ионов солей, что приводит к коагуляции белков, некрозу тканей и определяет сопутствующие осложнения при лечении электротравм
Ø Механическое действие проявляется при прохождении тока большой плотности через ткани, что приводит к расслоению тканей, появлению рваных ран, вывихов конечностей, иногда даже к отрыву частей тела
Ø Электрохимическое действие тока выражается в поляризации клеточных мембран, изменении движения ионов, что приводит к коагуляции белков, некрозу тканей и определяет сопутствующие осложнения при лечении электротравм
Ø Электрофизиологическое действие тока определяется специфическим действием на клетки возбудимых тканей (скелетная и гладкая мышечная ткань, нервные клетки и проводящие нервные пути, железистая ткань), для которых электрический ток является биологическим раздражителем. В ответ на его действие развивается специфическая реакция тканей: тонические судороги скелетных мышц, спазм стенок кровеносных сосудов, нарушения сердечной деятельности (аритмия, остановка сердца, фибрилляция желудочков), нарушения деятельности центральной нервной системы (паралич дыхательного центра, коматозное состояние и др.)
2.2 Виды поражения электрическим током.
Поражение электрическим током организма человека может быть в виде электрического удара или электрической травмы. Электрические удары представляют наибольшую опасность. При этом поражаются внутренние органы человеческого организма: легкие, сердце, центральная нервная система и др.
Тяжесть поражения от действия электрического тока.
Тяжесть поражения от воздействия электрического тока зависит от параметров тока (род тока, частота, величина силы тока, величина напряжения); площади контакта; пути тока в организме человека; времени воздействия; состояния человека; условий, при которых происходит поражение. Характер воздействия тока зависит от массы человека и его физического состояния. Здоровые и физически крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенная восприимчивость к электрическому току отмечена у лиц, страдающих болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, нервными расстройствами. Более уязвимы к воздействию электрического тока люди, имеющие повышенную потливость. Интенсивное потоотделение часто наблюдается при вегетативных расстройствах нервной системы, а также как результат волнения, испуга. В состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, состояния опьянения и после него люди более чувствительны к протекающему току.
Наибольшей опасности человек подвергается при прохождении тока по жизненно важным органам (легким, сердцу). Смертельный исход возможен даже при малых напряжениях (12-36 В), особенно при соприкосновении с током наиболее уязвимыми частями тела – тыльной стороной ладони, шеей, голенью, щекой.
Значение силы тока.
Воздействие электрического тока на организм человека зависит от величины силы тока.
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;
v средства защиты и предохранительные приспособления.
Металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, могут оказаться под опасным напряжением относительно земли в результате нарушения (пробоя) изоляции.
Прикосновение к корпусам установок с поврежденной изоляцией столь же опасно, как и непосредственно к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Поэтому электроустановки должны иметь защитные устройства, обеспечивающие безопасность прикосновения к металлическим корпусам поврежденных установок.
К самым распространенным защитным устройствам относятся защитное заземление или зануление и защитное отключение.
4.1 Защитное заземление.
Защитное заземление обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок в сетях питания с изолированной от земли нейтралью источника питания. Оно представляет собой преднамеренное соединение с землей нетоковедущих металлических частей электроустановок посредством заземляющих проводников и заземлителей.
Заземлители в виде металлических электродов (отрезков металлических труб, штырей, уголков, полос) помещаются непосредственно в землю и должны иметь малое сопротивление растеканию тока в земле.
Защитное заземление необходимо для снижения напряжения относительно земли до безопасной величины на металлических частях электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, но оказавшихся под таковым в результате повреждения изоляции.
При снижении напряжения на заземленном оборудовании относительно земли ток, проходящий через тело человека, оказавшегося включенным параллельно цепи «корпус-земля», снижается до безопасной величины.
Сущность защиты заключается в том, что при замыкании ток проходит по обеим параллельным ветвям и распределяется между ними обратно пропорционально их сопротивлениям. Ток всегда выбирает путь наименьшего сопротивления.(см.рис.6).
Сопротивление заземлителя r3 мало по сравнению с сопротивлением тела человека Rч.
Напряжение, под которым оказывается человек определяется:
Vчел=Uзаз*Rз/Rчел, В
Для того, чтобы уменьшить ток, проходящий через тело человека, необходимо малое сопротивление заземлителя, т.е.
Iчел=Iз*Rз/Rчел, (А), где
Ø Iчел- величина силы тока, проходящего через человека, А;
Ø Iз- величина силы тока, замыкания стекающего с заземлителя, А;
Ø Rз- сопротивление заземлителя, Ом;
Ø Rчел- сопротивление тела человека, Ом.
Защитное заземление (рис. 7) состоит из группы заземлителей 1 и соединительной полосы 2, помещенных непосредственно в земле, при помощи которых осуществляется надежное соединение (контакт) с землей и обеспечивается малое сопротивление растеканию тока. В заземляющее устройство входит также заземляющая магистральная полоса 3, положенная по периметру внутри помещения, где размещено оборудование. Оборудование 4, подлежащее заземлению, присоединяется параллельно к магистральной полосе заземления, соединительными проводами 5, присоединенными к оборудованию при помощи болтов 6.
В качестве естественных заземлителей могут быть использованы металлические конструкции зданий, водопроводные трубы, свинцовые оболочки кабелей и другие металлические сооружения, имеющие надежное соединение с землей и достаточно малое сопротивление растеканию тока в земле. Не разрешается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных газов и трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты от коррозии.
При невозможности использования естественных заземлителей или при слишком большом сопротивлении растеканию тока устраиваются искусственные заземлители.
4.2 Зануление.
В электроустановках с напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью безопасность обслуживания электроустановок обеспечивается устройством зануления, т.е. преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (рис. 8).
При таком электрическом соединении, если оно надежно выполнено, всякое замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазами и нулевым проводом). При этом возникает ток такой силы, при которой обеспечивается срабатывание защиты (предохранителя или автомата) и автоматическое отключение поврежденной части установки.
Зануление – это способ защиты от поражения электрическим током быстрым отключением поврежденного участка сети, с последующим отключением всей поврежденной установки.
Цепь зануления (трансформатор – фазные провода – защитные нулевые проводники – трансформатор) имеет малое сопротивление (доли Ома). При замыканиях на корпус, ток, проходящий по этой цепи, достигает сотен Ампер.
Кратковременно до срабатывания защиты на всех элементах цепи зануления появляется напряжение.
Повторное заземление нулевого защитного провода предназначено для снижения этого напряжения.
4.3 Средства защиты.
Электрозащитным являются средства, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.
Электрозащитные средства могут быть основными и дополнительными.
Средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки, и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением являются основными.
Средства защиты, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами, являются дополнительными средствами.
К основным электрозащитным средствам, применяемым в электроустановках напряжением до 1000 В, относятся:
Ø изолирующие штанги;
Ø изолирующие и электроизмерительные клещи;
Ø указатели напряжения;
Ø диэлектрические перчатки;
Ø Слесарно – монтажный инструмент с изолирующими рукоятками.
К дополнительным электрозащитным средствам в электроустановках напряжением до 1000 В относятся:
Ø диэлектрические галоши;
Ø диэлектрические коврики;
Ø переносные заземления;
Ø изолирующие подставки и накладки;
Ø плакаты и знаки безопасности.
К основным электрозащитным средствам для работы в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся:
q изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, указатели напряжения для фазировки;
q изолирующие устройства и приспособления для работ на с непосредственным прикосновением электромонтера к токоведущим частям (изолирующие лестницы, площадки, изолирующие тяги, канаты, корзины телескопических вспышек, кабины для работы у провода и др.).
К дополнительным электрозащитным средствам, применяемым в электроустановках напряжением выше 1000 В, относятся:
q диэлектрические перчатки;
q диэлектрические боты;
q диэлектрические ковры;
q индивидуальные экранирующие комплекты;
q изолирующие подставки и накладки;
q диэлектрические колпаки;
q переносные заземления;
q оградительные устройства;
q плакаты и знаки безопасности.
5. Защита от воздействия статического электричества
В некоторых отраслях промышленного производства, связанных с обработкой диэлектрических материалов (нефтеперерабатывающей, текстильной, бумажной и др.), наблюдаются явления электризации тел – статическое электричество.
Термин «статическое электричество» означает совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.
Электризация материалов часто препятствует нормальному ходу технологических процессов производства, а также создает дополнительную пожарную опасность вследствие искрообразования при разрядах при наличии в помещениях, резервуарах и аппаратах горючих паро и газовоздушных смесей.
В ряде случаев статическая электризация тела человека и затем последующий разряд с человека на землю или заземленное производственное оборудование, а также электрический разряд с незаземленного оборудования через тело человека могут вызвать нежелательные болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения, в результате которого человек может получить травму (падение, ушибы и др.).
При статической электризации во время технологических процессов, сопровождающихся трением, размельчением твердых частиц, пересыпанием сыпучих материалов, переливанием диэлектрических жидкостей (нефтепродукты и др.), на изолированных от земли металлических частях оборудования возникает относительно земли напряжение порядка десятков киловольт.
Электрические заряды, образующиеся на частях производственного оборудования и изделиях, могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха, а также стекать в землю по поверхности оборудования. Но в отдельных случаях, когда заряды велики и разность потенциалов также велика, то (при малой влажности воздуха) может произойти быстрый искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования или на землю. Энергия такой искры может оказаться достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Практически при напряжении 3 кВ (3000 В)искровой разряд вызывает воспламенение почти всех паро и газовоздушных смесей, а при 5 кВ (5000 В) – большей части горючих пылей и волокон.
Устранение образования значительных зарядов статического электричества достигается при помощи следующих мер:
v заземление металлических частей производственного оборудования;
v увеличение поверхностной и объемной электрической проводимости диэлектриков;
v предотвращение накопления значительных электрических зарядов путем установки в зоне электризации специальных нейтрализаторов.
Все проводящее оборудование и электропроводящие неметаллические предметы должны быть заземлены независимо от применения других мер защиты от статического электричества.
Эффективным способом подавления электризации нефтепродуктов является введение в основной продукт специальных антистатических присадок, например олеата хрома, олеата кобальта и др. Кроме того, с целью уменьшения статической электризации при сливе нефтепродуктов и других ГЖ необходимо избегать падения и разбрызгивания струи с высоты; сливной шланг (рукав) следует опускать до самого дна цистерны или другой какой-либо емкости. Металлические наконечники этих сливных шлангов во избежание проскакивания искр на землю или заземленные части оборудования необходимо заземлять гибким медным проводником.
Для повышения электропроводности резинотехнических изделий в их состав входят такие антистатические вещества, как графит и сажа. Такие присадки вводят в резиновые шланги для налива и перекачки ЛВЖ, что в значительной мере снижает опасность воспламенения этих жидкостей при переливании их в передвижные емкости (автоцистерны, железнодорожные цистерны).
Нейтрализация электрических зарядов может осуществляться путем ионизации воздуха, разделяющего заряженные тела. На практике применяются ионизаторы индукционные, высоковольтные или радиоизотопные.
6.Молниезащита зданий и сооружений
При грозе во время ударов молнии в различные промышленные, транспортные и другие объекты, находящиеся вдали от производственных зданий и сооружений, возможно проникновение (занос) электрических потенциалов в здание по внешним металлическим сооружениям и коммуникациям - эстакадам, монорельсам и канатам подвесных дорог, по трубопроводам, оболочкам кабелей и др.
Для приема электрического разряда молнии и отвода ее тока в землю применяют устройства, называемые молниеотводами. Молниеотвод состоит из несущей части - опоры (которой может служить само здание или сооружение), молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Наиболее распространены стержневые и тросовые молниеотводы.
Предусмотрена молниезащита зданий и сооружений в зависимости от назначения, интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения, а также от ожидаемого количества поражений молнией в год по одной из трех категорий устройства молниезащиты. и с учетом типа зоны защиты. Зона защиты молниеотвода - это часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона типа А - надежность 99,5 % и выше, зона Б - надежность 95 % и выше.
При выполнении молниезащиты зданий и сооружений для повышения безопасности людей и животных необходимо заземлители молниеотводов (кроме углубленных) размещать в редко посещаемых местах, в удалении на 5 м и более от основных грунтовых и проезжих и пешеходных дорог.
Для исключения заноса высоких электрических потенциалов в защищаемые сооружения по подземным металлическим коммуникациям необходимо заземлители защиты от прямых ударов молнии и подводы к ним располагать на достаточном расстоянии от таких коммуникаций (в том числе и от электрических кабелей).
Для защиты от проявлений электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими объектами в местах их сближения на расстояние 10 см и меньше через каждые 20 м следует приваривать (припаивать) металлические перемычки во избежание незамкнутых электрических контуров.
Молниеотвод (громоотвод) – устройство для защиты зданий и промышленных, транспортных, коммуникационных и сельскохозяйственных сооружений от прямых ударов молний. Это устройство состоит из молниеприемника, заземлителя и соединяющих их токоотводящих спусков (с общим сопротивлением более 10-20 Ом). В зоне защиты молниеотводом с достаточно высокой вероятностью исключается поражение молнией объектов. Размер защитной зоны зависит от высот взаимного расположения и числа молниеотводов, а также от высоты грозовых облаков, их положения относительно молниеотвода, атмосферных условий и рельефа местности. По типу молниеприемника различают стержневые молниеотводы и тросовые.
Грозозащитный трос (тросовый молниеотвод) представляет собой дополнительный, заземленный провод воздушной линии электропередачи (ЛЭП), предназначенный для защиты основных проводов ЛЭП от прямых ударов молнии. Грозовой трос подвешивают над основными проводами и заземляют у каждой опоры. Обычно грозовой трос изготавливают из стальных оцинкованных проволочек; площадь сечения его от 50 до 70 мм2. Защищенность провода ЛЭП зависит от угла защиты (см. рис. 9.) Если угол защиты <20 поражение молнией становится маловероятным. В линиях на металлических опорах с напряжением 110 кВ и выше грозовой трос подвешивают обычно по всей длине; на ЛЭП более низкого напряжения – только на подходах к распределительным устройствам электрических станций и подстанций.
Грозозащите подлежат объекты, расположенные в районах, где число грозовых дней в году более 10.
Для защиты зданий и сооружений от прямых ударов молнии устраиваются молниеотводы, которые отводят атмосферное электричество в землю.
Для защиты от вторичного появления молнии через электромагнитную индукцию необходимо все протяженные металлические предметы (трубопроводы, оболочки параллельно проложенных кабелей) соединять металлическими проводниками, чтобы не было разрывов, между которыми возможно искрообразование.
Помимо непосредственного действия молний, возможен занос высокого напряжения в сооружения, здания и на корпуса заземленных установок, находящихся вблизи места заземления молниеотвода, вследствие того, что в момент грозового разряда в определенном радиусе от места перехода тока в землю возникает высокий потенциал.
Поэтому заземление молниеотвода необходимо располагать на расстоянии не меньше 10 м от находящихся в земле проводящих предметов, в особенности кабелей, водопроводов, заземлений электроустановок и др.
7. Первая помощь пострадавшим от электрического тока
Весь персонал, обслуживающий электроустановки, должен периодически проходить инструктаж о способах оказания первой помощи, а также практическое обучение приемам освобождения от электрического тока, выполнения искусственного дыхания и наружного массажа сердца. Занятия должны проводить компетентные лица из медицинского персонала или инженеры по технике безопасности, прошедшие специальную подготовку и имеющие право обучать персонал оказанию первой помощи. Ответственность за организацию обучения несет руководитель предприятия. В местах постоянного дежурства персонала должны иметься: аптечка (или сумка первой помощи) и плакаты, посвященные правилам оказания первой помощи и вывешенные на видных местах. На предприятии должны быть выделены лица, ответственные за содержание и пополнение аптечки, за ее передачу по смене с отметкой в специальном журнале.
При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, так как от продолжительности этого действия зависит тяжесть электротравмы. Первым действием оказывающего помощь должно быть немедленное отключение той части электроустановки, которой касается пострадавший. Отключение производится с помощью выключателя, автомата, рубильника или другого отключающего аппарата. Если отключить установку достаточно быстро нельзя, необходимо принять иные меры к освобождению пострадавшего от действия тока. При этом должны быть приняты все меры, чтобы оказывающий помощь сам не оказался в контакте с токоведущей частью или под напряжением шага.
Для отделения пострадавшего от токоведущих частей или провода напряжением до 1000 В следует воспользоваться канатом, палкой, доской или каким-либо другим сухим предметом, не проводящим электрический ток. Можно оттянуть пострадавшего за его сухую одежду. Для изоляции рук оказывающий помощь должен одеть диэлектрические перчатки.
Для отделения пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В, следует надеть диэлектрические перчатки и боты и действовать штангой или изолирующими клещами, рассчитанными на соответствующее напряжение. При необходимости, когда нельзя быстро отключить электропитание и освободить пострадавшего от касания проводов, замкнуть провода накоротко, набросив на них неизолированный провод. При этом надо помнить об опасности напряжения шага, если токоведущая часть (провод и т.п.) лежит на земле.
После освобождения пострадавшего от действия электрического тока необходимо оценить его состояние. Признаки, по которым можно быстро определить состояние пострадавшего, следующие:
Ø сознание: ясное, отсутствует, нарушено (пострадавший заторможен), возбужден;
Ø цвет кожных покровов и видимых слизистых (губ, глаз): розовый, синюшный, бледный;
Ø дыхание: нормальное, отсутствует, нарушено (неправильное, поверхностное, хрипящее);
Ø пульс на сонных артериях: хорошо определяется (ритм правильный или неправильный), плохо определяется, отсутствует;
Ø зрачки: узкие, широкие.
Последовательность оказания первой помощи:
q устранить воздействие на организм повреждающих факторов;
q определить характер и тяжесть травмы, представляющей наибольшую угрозу для жизни пострадавшего;
q выполнить необходимые мероприятия по спасению пострадавшего в порядке срочности;
q поддерживать основные жизненные функции пострадавшего до прибытия медицинского работника;
q вызвать скорую помощь или врача, либо принять меры по транспортировке пострадавшего в ближайшее медицинское учреждение.
При определенных навыках, владея собой, оказывающий помощь в течение 1 мин способен оценить состояние пострадавшего и решить, в каком объеме и порядке следует оказывать ему помощь.
Искусственное дыхание проводится в тех случаях, когда пострадавший не дышит или дышит очень плохо (редко, судорожно, как бы со всхлипыванием), а также если его дыхание постоянно ухудшается независимо от того, чем это вызвано: поражением электрическим током, отравлением, утоплением и т.д. При этом освобождается полость рта и верхних дыхательных путей от инородных тел и жидкости (рис. 10) и проводится искусственное дыхание, например,«изо рта в рот» через марлю, платок или с использованием специального устройства - «воздуховода»
Если у пострадавшего хорошо определяется пульс и необходимо только искусственное дыхание, то интервал между искусственными вдохами должен составлять для взрослого человека 12 дыхательных циклов в минуту (5 с), для ребенка - до 15-18 циклов в минуту.
Перед началом реанимации двумя пальцами прикрыть мечевидный отросток и нанести удар кулаком по грудине (нельзя наносить удар при наличии пульса на сонной артерии).
Наружный массаж сердца (надавливание) следует производить быстрыми толчками сложенными ладонями так, чтобы смещать грудину пострадавшего на 3 - 5 см, продолжительность надавливания должна быть не более 0,5 с, интервал между отдельными надавливаниями 0,5 с. В паузах рук с грудины не снимают, пальцы остаются прямыми, руки полностью выпрямлены в локтевых суставах.
Если оживление проводит один человек, то на каждые 2 «вдоха» он производит 15 надавливаний на груди ну. За 1 мин необходимо сделать не менее 60 надавливаний и 12 вдуваний, т.е. выполнить 72 манипуляции, поэтому темп реанимационных мероприятии должен быть высоким. При участии в реанимации двух человек на каждые 2 «вдоха» делают 5 надавливаний на грудину. Если реанимационные мероприятия проводятся правильно, кожные покровы розовеют, зрачки сужаются, самостоятельное дыхание восстанавливается.
Если сердечная деятельность или самостоятельное дыхание еще не восстановились, но реанимационные восстановились, но реанимационные мероприятия эффективны, то их можно прекратить только при передаче пострадавшего в руки медицинского работника.
При неэффективности искусственного дыхания и закрытого массажа сердца (кожные покровы синюшнофиолетовые, зрачки широкие, пульс на артериях во время массажа не определяется) реанимацию прекращают через 30 мин.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опасность (возможность) поражения электрическим током.
2. Виды действия электрического тока на организм человека.
3. Напряжение прикосновения и напряжение шага.
4. Назначение и принцип работы устройства защитного заземления.
5. Назначение и принцип работы устройства зануления.
6. Чем обеспечивается безопасность обслуживания электроустановок в системе электроснабжения с изолированной нейтралью?
7. Тяжесть поражения от воздействия электрического тока.
8. Электротравмы.
9. Классификация производственных помещений по степени электробезопасности.
10. Какой величины ток, проходящий через человека, является опасным или смертельным?
11. Каково расчетное значение сопротивления человеческого тела?
12. На какие группы делятся электроустановки в зависимости от величины напряжения и режима нейтрали?
13. На какие группы делятся изолирующие защитные средства?
14. Какие защитные изолирующие средства относятся к основным при напряжении до 1000 В?
15. Какие защитные изолирующие средства относятся к дополнительным при напряжении до 1000 В?
16. Основные защитные средства при обслуживании электроустановок с напряжением выше 1000 В.
17. Дополнительные защитные средства при обслуживании электроустановок с напряжением выше 1000 В.
18. Технические мероприятия и средства защиты, обеспечивающие электробезопасность?
19. Освобождение пострадавшего от действия электрического шока.
20. Меры первой помощи пострадавшему от действия электрического тока.
21. Организационные мероприятия для обеспечения безопасности работ в электроустановках напряжением до и выше 1000 В.
22. Какие части электроустановок и электрооборудования подлежат заземлению или занулению?
23. Каковы пороговые значения электрического шока?
24. Схемы включения человека в электрическую цепь.
25. В каком документе указываются технические способы и средства защиты?
26. Виды заземлений.
27. Выносное и контурное защитное заземление.
28. Повторное заземление нулевого защитного провода.
29. Естественные заземлители.
30. Порядок присвоения первой группы по электробезопасности.
31. Контроль величины сопротивления защитного заземления
32. Заземляющие устройства. Норма сопротивления заземляющих устройств.
33. На какие категории в отношении мер безопасности делятся работы, производимые в действующих электроустановках.
34. Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения.
35. Предупреждающие и запрещающие плакаты и знаки по электробезопасности и их назначение.
36. Какие требования предъявляются к переносным светильникам?
37. Что может быть использовано в качестве заземляющего или нулевого защитного проводника?
38. Заземление переносных электроприемников.
39. Признаки, по которым определяется состояние пострадавшего.
40. Каким образом проводится искусственное дыхание?
41. Каким образом проводится наружный массаж сердца.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила устройства электроустановок. М.ЗАО «Энергосервис»,1998
2. Правила устройства электроустановок. ПУЭ-7 Труд-центр» М.2003.
3. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. М.200.
4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. М. 2003.
5. Охрана труда в электроустановках. Под редакцией Б.А. Князевского. М. 1983.
6. Электробезопасность на производстве. Моск. научно- исследовательский Институт охраны труда. 2000.
7. Арнаутова И.А. Электробезопасность. Учебное пособие. Информационный издательский центр АТиСО. М. 2003.
