метпособие. Методическое пособие.. Материалы для подготовки электромонтеров по ремонту и обслуживанию оборудования
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
Глава 4. Вопросы электробезопасности и травматизма в электротехнике и электроэнергетике 4.1. Об опасностях электрического тока По вопросам электробезопасности написано немало книг. Я же постараюсь в относительно небольшом по объему материале осветить не очень широко известные стороны этих вопросов, проблемы электробезопасности. В том, что это действительно проблема, сомневаться не приходится, хотя бы потому, что за время применений электроэнергии (а это всего – то около полутора веков) людей пострадало очень много. Приведу некоторые статистические данные. Общий вес электротравм среди всех случаев травмирования незначителен – не более 2%. Однако среди травм с летальным исходом электротравмы занимают ведущее место – более 12%, то есть каждая восьмая смертельная травма вызвана электрическим током. В России на 1 миллион жителей приходится 9 смертельных электротравм в год. В пересчете на все население приходится 9 × 140 = 1260 случаев. Много это или мало? Все познается в сравнении. Как это ни кощунственно звучит, это относительно немного. На пожарах погибает на порядок больше, а в дорожно – транспортных происшествиях – еще на порядок больше. Но если сравнивать показатели смертельного электротравматизма с аналогичными показателями в промышленно развитых странах, например, в США, то там этот показатель в три раза ниже: всего 3 смертельных электротравмы в год. Россия отнести себя к промышленно развитой стране, к сожалению, пока не может. Такой повышенный смертельный электротравматизм в нашей стране можно объяснить, по крайней мере тремя следующими причинами: 114 – во – первых, тем, что в России электроустановки (ЭУ) 6, 10 и 35 кВ выполнены с изолированной нейтралью, чего нет во многих других странах (режим работы ЭУ с изолированной нейтралью гораздо опаснее режима с заземленной нейтралью; факторы, принимаемые во внимание при выборе режима заземления нейтрали для различных классов напряжения были рассмотрены в главе 4); – во – вторых, тем, что ЭУ 0,4 кВ в России с заземляющими защитными проводниками (PE) и устройствами защитного отключении (УЗО) начали выполняться только лет 20 тому назад и то только при новом строительстве (это было вызвано тем, что с началом перестройки в нашу страну широким потоком хлынула оргтехника, бытовая техника, электроустановочные изделия и т. п. в так называемом евроисполнении); – ну и в третьих, – нашим национальным менталитетом с надеждой на «авось» (авось ничего не случится, да мы как – нибудь потихоньку, да мы всю жизнь так работаем и ничего не случается), сюда же можно добавить воровство цветных металлов в электроустановках – «люди гибнут за металл» при попытках что – либо отрезать, откусить, отвинтить, отпилить под напряжением. В конце 90-х годов был даже такой случай: На одной из ТЭЦ Сибири зимой работник станции нес на плече тяжелую связку медных шин с целью последующей сдачи в пункт приема цветмета. При пролезании через «комсомольскую проходную» – дыру в заборе он был этими шинами придавлен и замерз в заборе. Вот как бывают неосторожны люди при попытках как – то нажиться. Наш разговор об электробезопасности начнем с определения опасностей электрического тока. Их немало. 1. Самая первая опасность электрического тока заключается в том, что он очень широко распространен. Нет не только ни одного производства, но и даже ни одного бытового помещения, где не применялась бы электрическая энергия, не было бы электроосвещения, проводок, патронов и выключателей, 115 шнуров, вилок и розеток, бытовых электроприборов, бытовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА), оргтехники. А по статистике, чем чаще человек встречается с каким – либо явлением, тем более вероятность на этом попасться. 2. Вторая опасность связана с первой: Ввиду чрезвычайно широкого распространения применений электрической энергии люди привыкли к тому, что все, что нас окружает, построено на электричестве и почти перестали осознавать опасность электрического тока. После Чернобыльской катастрофы на слуху возник термин «радиофобия» – боязнь радиации. Действительно, до Чернобыльской аварии чуть ли не каждая область стремилась заполучить строительство на своей территории АЭС или АТЭЦ. После Чернобыльской катастрофы все стали открещиваться от проектов, перепрофилировать начатое строительство и даже закрывать действующие объекты. Это все к тому, что аналогичный термин «электрофобия» – боязнь электричества существовал и ранее, существует он и сейчас. Но он, как говорится, не в ходу, не на слуху, и про него не вспоминают. 3. Третья опасность электрического тока связана с тем, что его действие на человеческий организм чрезвычайно трудно предсказуемо. Оно зависит от большого количества причин, среди которых можно выделить две самые главные: это величина тока, протекающего через человека и длительность протекания тока. Естественно, чем меньше величина протекающего через человека тока и чем меньше время этого протекания, тем менее тяжелыми будут последствия поражения током. Величина тока, в свою очередь, определяется по закону Ома в зависимости от приложенного напряжения и сопротивления. В зависимости от величины напряжения все электроустановки по Межотраслевым Правилам охраны труда при эксплуатации электроустановок (МПОТ) делятся на две большие группы: ЭУ до 1000 В и ЭУ свыше 1000 В, причем, до 1000 В – это начиная с 50 В для переменного тока 50 Гц. То есть, можно все ЭУ разделить на ЭУ высокого напряжения (свыше 1000 В), ЭУ низкого напряжения (свыше 50 В и до 1000 116 В) и ЭУ сверхнизкого напряжения (менее 50 В). В указанном делении речь идет о переменном токе общепромышленной частоты 50 Гц. Хотя и здесь не все однозначно. Можно привести случаи смертельного поражения человека при воздействии напряжений ЭУ 36 В, считающемся первым напряжениями безопасности, (и даже при напряжении 12 В, считающемся вторым напряжением безопасности) эти случаи описаны в литературе. Например, в одном из обзоров травматизма был приведен такой случай: два электрика шли по кабельному тоннелю с целью замены сгоревших лампочек освещения 36 В. Тот, который шел сзади, нес в руках металлическую стремянку. В кабельном тоннеле бетонный пол и сырость. Стремянка – имеет вес около 7 ... 8 кг, ее приходится крепко держать в руках. Верхом стремянки человек коснулся оголенной проводки освещения 36 В и был поражен током. Идущий впереди не сразу заметил, что товарищ сзади не идет. Так человек погиб при напряжении 36 В. Кстати, в электроэнергетике металлические стремянки уже заменены на стеклопластиковые. На очень многих производствах металлические стремянки еще применяются. Аналогичный случай был и с поражением при напряжении 12 В – человек стоял по щиколотку в воде и копаясь в проводке 12 – вольтового освещения, получил смертельное поражение током. 4. Четвертая, пожалуй, самая главная опасность электрического тока состоит в том, что у человека отсутствуют органы чувств, с помощью которых он мог бы дистанционно, на расстоянии определить: находятся токоведущие части под напряжением или нет. Глазом не увидишь, ухом не услышишь, обонянием не почувствуешь. Остается такой орган чувств, как осязание. Вот осязанием уж точно можно определить, находятся токоведущие части под напряжением или же нет. Но это может быть последним определением, после которого уже ничего никогда не определишь. Поэтому и названо слово «дистанционно». Что же касается действия электротока на человека, то оно может быть самым различным: – маленькое пятнышко на коже, называемое «электрической меткой» или «электрическим знаком»; 117 – ожоги, которые могут быть от покраснения кожи до прогорания мягких тканей до костей; – поражение центральной нервной деятельности – потеря сознания; – поражение дыхательной деятельности – потеря дыхания; – поражение сердечно – сосудистой деятельности – остановка и фибрилляция сердца. Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи. В результате сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды. Расчетное электрическое сопротивление тела человека переменному току частотой 50 Гц при анализе опасности поражения человека током принимается равным 1000 ом. Причем, до 80% этой величины составляет сопротивление кожи. Кроме того, сопротивление человека нелинейно: чем больше приложенное напряжение, тем меньше сопротивление. Получается положительная обратная связь: увеличение напряжения приводит к уменьшению сопротивления и, следовательно, к еще большему возрастанию тока. А еще – сопротивление нестабильно во времени. С течением времени протекания тока сопротивление уменьшается. И еще дело осложняется тем, что на коже человека есть множество биологически активных точек (БАТ), которые являются как бы проекциями внутренних органов на кожу и связанных с ней нервными путями. Нервные пути – это пути пониженного сопротивления. БАТ – это точки иглорефлексотерапии (иглоукалывания), их и ищут прибором по измерению сопротивления кожи. Один и тот же внутренний орган имеет много БАТ на разных участках кожи. Поэтому путь тока по телу человека чрезвычайно трудно предсказуем. Ток может пойти не 118 по кратчайшему пути, как было бы при равномерном распределении сопротивления по телу человека, а совсем по другому пути. Имел место случай, когда одна точка касания токоведущей части была на тыльной стороне ладони, а другая – в районе плеча. Человек получил смертельное поражение и вскрытие показало, что было поражено сердце. Вот насколько все неоднозначно и непредсказуемо, когда мы подходим к вопросам электробезопасности. А еще много других влияющих факторов: место на теле касания токоведущей части, площадь контакта, усилие прижатия к токоведущей части, путь тока через тело человека, большое значение имеет влажность кожи. Ток протекает только в замкнутой цепи. Поэтому имеет место как входная точка (участок) тела человека, так и точка выхода электрического тока. Возможных путей тока в теле человека неисчислимое количество, однако, характерными можно считать следующие: – рука – тело – другая рука; – рука или руки – тело – ноги – земля; – земля – нога – тело – другая нога – другая точка земли при шаговом напряжении; – голова – тело – ноги – земля; – голова – тело – рука – земля или заземленная открытая проводящая часть. Степень опасности различных петель тока можно оценить по относительному количеству случаев потери сознания во время воздействия тока, а также по значению тока, проходящего через область сердца. Наиболее опасными являются петли «рука – тело – другая рука», «голова – тело – рука» и «руки или голова – тело – ноги», когда ток может проходить через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной и спинной мозг. Оказывает влияние даже такой фактор, как предшествующее состояние человека перед попаданием под напряжение (эмоциональное состояние). Приведу два примера на эту тему. Когда на заре электрификации (это был конец еще XIX века) начали появляться линии электропередач, то 119 находились люди, которые не понимая, что это такое, поднимались на опоры до проводов, касались проводов (или касались их какими – то длинными предметами с земли в пролете) и погибали. Причем, погибали легкой смертью. Учитывая такой факт, с целью гуманной казни преступников, в США был изобретен электрический стул. Получилось с точностью «до наоборот». Все, наверно, видели в фильме о работниках службы исполнения наказания в довоенных штатах «Зеленая миля», (фильм, сам по себе, – не боевик, не «ужастик» и учит доброте и порядочности) да и во многих других фильмах, в каких страшных муках погибали казненные. Ответ заключается в том, что одно дело, когда человек не ведает, что его ждет, и совсем другое – когда он понимает последствия. У человека в таком случае непроизвольно, на подсознательном уровне, включаются механизмы самосохранения. Другой пример ближе к нашей действительности. Всем известна поговорка: «Пьяному море по колено». Так вот, эта поговорка справедлива только по части механического травмирования. Действительно, когда пьяный человек падает, его мышцы находятся в естественном расслабленном состоянии по сравнению с трезвым, который боится испачкаться, пытается сохранить равновесие, за что – то ухватиться. Статистика показывает, что пьяный в таком случае травмируется меньше. В электросетях Чувашэнерго был случай когда бригада работала на ВЛ – 110 кВ с применением телевышки, телескоп которой забыли зафиксировать в вертикальном положении. В процессе работы незакрепленный телескоп стал складываться – падать. В люльке находились два рабочих, один из которых был значительно пьянее другого. Так вот он – то пострадал менее того, который был трезвее. Конечно, это не пример для подражания. Повторяю, поговорка справедлива только в отношении механического травмирования. В отношении электротравмирования пьяный – это как те, кто не ожидал поражения током, у него механизмы самосохранения практически не включаются. 120 И еще есть поговорка: «Нет молодца сильнее винца». Применительно к вопросам электробезопасности ее можно перефразировать следующим образом: «Сколь бы ни был человек физически сильным и тренированным, он не может противостоять поражающему действию тока». Может возникнуть вопрос, а как же люди – феномены, которые без указателя могут определять наличие или отсутствие напряжения 220 В пальцами руки? Действительно, есть такие феномены, конечно же, они чувствуют протекание тока при «измерении», но этот ток не очень велик и находится в рамках терпимого для них, потому что у них утолщенная и сухая кожа на кончиках пальцев. Это исключение, которое только подтверждает правило. Теперь поговорим о величинах тока. Среди различных видов тока (постоянный ток, переменный ток общепромышленной частоты 50 Гц, переменный ток повышенной частоты) самым опасным при напряжениях ЭУ до 1000 В является повсеместно распространенный переменный ток общепромышленной частоты 50 Гц. Здесь можно привести такой пример: ток величиной 1,5 … 2 мА, если он постоянный, то находится на грани чувствительности, а если это переменный ток частотой 50 Гц, то он вызывает достаточно чувствительные ощущения. При напряжениях ЭУ выше 1000 В более опасным становится постоянный ток. Что же касается токов повышенных частот, то тут можно привести данные опытов Николы Тесла, который первым работал с такими токами. Он установил, что ток высоких частот (более 800 Гц) величиной до 0,8 А не вызывает смертельного поражения. Здесь можно провести аналогию с неслышимостью человеческим ухом звуковых колебаний частотой выше 16 …18 кГц. Организм человека, реакция его нервной системы, его мышцы, не успевают реагировать на токи меняющиеся с большой частотой и человек ощущает только тепло в месте прохождения тока. Опасность возникновения ожогов при этом сохраняется. Далее разговор будем вести о переменном токе общепромышленной частоты 50 Гц. Ток величиной 6 ... 8 мА вызывает сильные болевые ощущения. Ток величиной 15 … 18 мА называют «неотпускающим», при таком токе мышцы 121 судорожно настолько сжимаются что человек усилием воли уже не в состоянии их разжать. Ток величиной 100 мА считается смертельно опасным. При таком токе с длительностью воздействия более 3 секунд может наступить фибрилляция или остановка сердца, что почти одно и то же. Фибрилляция – это беспорядочные сокращения отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл) с частотой выше частоты пульса, но с небольшой амплитудой. Величина 100 мА сложилась статистически. Во – первых, за все время применения электрической энергии случаев поражения электротоком было много и на производстве и в быту. На производствах по каждому несчастному случаю работают комиссии, которые в ряде случаев пытаются определить, воздействию какой же величины тока подвергался пострадавший. Во – вторых, проводились опыты на животных, которые по строению сердечно – сосудистой системы и массе близки к человеку. Эти животные – свиньи. Вот в результате таких исследований и была выведена величина 100 мА. Конечно, это не означает, что ток величиной 99 мА вреда не принесет, а ток величиной 101 мА приведет к летальному исходу. 100 мА – это статистическая величина, и опасными являются токи, начиная с 10 мА. А вообще, есть такая поговорка: «Не всякий ток убивает, но всякий ток может убить». Кстати, мы говорим: «человек попал под напряжение», хотя поражение наступает от действия тока, а не напряжения, просто это ходовое выражение. Основным фактором, обусловливающим исход поражения является величина тока, проходящего через организм. Пример: Всем известны такие устройства, как электрошокеры, люстры Чижевского, источники ускоряющего напряжения для кинескопов, система зажигания в двигателях внутреннего сгорания, мегаомметр с ручным приводом. Эти источники тоже «бьют», но не смертельно. В этих источниках напряжение не просто выше 1000 В, а во много – много раз выше и составляет в хороших люстрах Чижевского до 50 кВ, а именно люстры Чижевского наименее опасны из перечисленных источников высокого напряжения. Попадание под 122 напряжение перечисленных источников может быть очень неприятным, но не приводит к летальному исходу. Дело в том, что все перечисленные источники очень маломощны и не способны развить ток смертельно опасной величины. Нагрузочная характеристика таких источников (зависимость напряжения на зажимах источника от величины тока нагрузки) имеет круто падающий вид. То есть, человек, нагружая собой (сопротивлением своего тела), например, люстру Чижевского, «сажает» напряжение на ее выходе почти до нуля и ток не достигнет смертельно опасной величины. Ток от электрошокера может достигать величин, вызывающих очень сильные болевые ощущения, но не смертельных величин. А теперь представьте, что человек попадает под напряжение 220 В от розетки осветительной сети. В этом случае ток при сопротивлении человека 1000 Ом составит 220 / 1000 = 0,22 А = 220 мА, что в два с лишним раза превышает смертельно опасную величину. Изменится напряжение сети от того, что человек |