просмотр попытки. Тема 10 Обеспечение электробезопастности на рабочих местах. Тема 10. Обеспечение электробезопасности
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
1 Тема 10. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ 10.1. Действие электрического тока на организм человека Фактор поражения электрическим током является одним из самых опасных факторов и наиболее часто встречающимся не только на производстве, но и в быту. Наличие электрического напряжения невозможно определить ни одним из органов чувств человека и уберечься от последствий поражения электрическим током можно только при соблюдении мер электробезопасности. Электробезопасность - система организационных мероприятий и технических средств, предназначенных для защиты людей и животных от вредного и опасного воздействия электрического тока или электрической дуги. Поражение электрическим током - физиологический эффект от воздействия электрического тока при его прохождении через тело человека. При прохождении через организм человека электрический ток оказывает воздействия: - термическое: - электролитическое; - биологическое. Термическое воздействие проявляется в виде: - электрические знаков, которые сопровождаются образованием на коже в виде пятен серого или бледно-желтого цвета (диаметром 1-5 мм); - электрических ожогов, которые сопровождаются покраснением и обугливанием кожи и/или внутренних органов; - металлизации кожи, которая сопровождается проникновением в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавленного электрической дугой; - прямые механические повреждения, которые сопровождаются разрывами кожи, кровеносных тканей и сосудов; 2 - электроофтальмии, которая сопровождается воспалением наружных оболочек глаз в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. Электролитическое воздействие электрического тока проявляется в разложении крови, что вызывает нарушения протекания физико-химических процессов в организме человека. Биологическое воздействие проявляется в: - прекращении деятельности органов дыхания и кровообращения; - косвенные механические повреждения, которые могут быть вызваны падением с высоты при поражении электрическим током. При прохождении электрического тока через тело человека может произойти электрический удар. Электрический удар – непроизвольное судорожное сокращение мышц тела, в том числе и мышц внутренних органов, при прохождении через него электрического тока. Степень электрического удара на организм человека определяет величина проходящего через тело человека тока. Существуют четыре степени электрического удара: 1 степень – судорожное сокращение мышц без потери сознания; 2 степень – судорожное сокращение мышц с потерей сознания; 3 степень – потеря сознания и нарушение деятельности сердца или органов дыхания; 4 степень – клиническая смерть, т.е. отсутствие кровообращения и дыхания. При электрическом ударе внешних местных повреждений человек может и не иметь. Электрические токи подразделяют на: - ощутимый ток – электрический ток, вызывающий ощутимые раздражения (покалывания) при прохождении через организм человека; - неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при 3 прохождении через организм человека, неконтролируемые судорожное сокращение мышц руки, которая зажала оголенный провод, находящийся под напряжением. - фибрилляционный ток – вызывает при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Напряжение прикосновения – разность потенциалов между точкой прикосновения человека к токоведущим частям и землей. 10.2. Факторы, определяющие действие тока на организм человека К факторам, определяющим действие тока на организм человека, относятся: 1) индивидуальные особенности и состояние организма человека; 2) род и частота тока; 3) величина тока; 4) время действия тока; 5) путь прохождения тока; 6) типы электрических сетей. 1. Сопротивление тела человека. Действие электрического тока на организм человека определяется электрическим сопротивлением тела человека. Электрическое сопротивление тела человека принимается условно состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений (рисунок 10.1) – двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи и одного внутреннего сопротивления R в Сопротивление наружного слоя кожи состоит из активного сопротивления R н и емкостного С н Полное сопротивление тела человека можно записать в следующем виде: , R C R 1 ) R R ( R 4 R 2 В 2 Н 2 Н В Н Н Ч Сопротивление наружного (R Н ) рогового слоя кожи человека составляет 1…100 кОм. Сопротивление внутренних тканей (R В ) организма человека 4 составляет 0,3 – 0,5 кОм. Сопротивление сухой и грубой кожи выше, чем влажной, что характерно для пожилых людей. Сопротивление кожи снижается с повышением влажности. В расчетах принимается сопротивление тела человека R Ч = 1000 Ом. Рисунок 10.1 – Эквивалентная схема сопротивления тела человека: R н – активное сопротивление наружного слоя кожи человека, С н – емкостное сопротивление наружного слоя кожи человека, R в – внутреннее сопротивление тела Сопротивление человека неодинаково у различных людей и меняется у одного и того же человека в различных условиях. Сопротивление кожи резко уменьшается при её повреждении (даже до 500-700 Ом), увлажнении (на 15- 50%), загрязнении (особенно токопроводящими веществами). Снижается сопротивление человека при ухудшении его состояния - утомление, голод, болезнь, опьянение. Сопротивление тела человека сильно зависит от приложенного напряжения, длительности протекания тока, рода и частоты тока. В таблице 10.1 приведены данные о том, как организм реагирует на ток разной величины (в мА). Таблица 10.1 Характер реакции организма на величину электрического тока (при напряжении прикосновения до 200 – 250 В) Величина тока, мА Характер реакции организма человека Переменный Постоянный 0,1 – 1,5 5 – 7 Легкое дрожание пальцев, покалывание (ощутимый) 8 – 10 50 – 70 Судороги рук (неотпускающий) 90 – 100 200 – 300 Сокращение мышц сердца (фибриляционный) 5 Переменный и постоянный ток по-разному действуют на организм человека. При напряжении до 250 В более опасен переменный ток. При напряжении от 250 до 500 В постоянный и переменный токи одинаково опасны. При напряжении более 500 В – более опасен постоянный ток. С увеличением времени действия электрического тока сопротивление организма человека уменьшается. Формулы для определения допустимого тока (мА) от времени действия: в Российской Федерации: I Д = 50 t ; в Международном электротехническом комитете (МЭК): I Д = 50 t , где t – время действия, с. Для промышленных и бытовых электроустановок с напряжением до 1000 В и частотой тока 50 Гц по длительности воздействия допустимый электрический ток имеет следующие значения (таблица 10.2): Таблица 10.2 Допустимые токи через тело человека в зависимости от времени воздействия Время действия Допустимый ток, мА Длительное действие 1 В течение 1 с 50 В течение 0,1 с 400 При длительном протекании тока сопротивление тела снижается за счет усиления кровообращения под электродами, потовыделения. При небольших напряжениях порядка 20…30 вольт за 1-2 минуты сопротивление снижается на 25% и более. Ппри более высоких напряжениях снижение более значительное. В результате увеличения частоты тока R ч уменьшается из-за снижения емкостного сопротивления и в пределе (при f=∞) стремится к R в =300 Ом. 6 Следовало бы считать, что увеличение частоты приведет к повышению опасности поражения током. В действительности оказалось, что это предположение справедливо лишь в диапазоне 0…50 Гц, дальнейшее повышение частоты (несмотря на рост тока из-за снижения сопротивления тела) сопровождается снижением опасности поражения, и полностью исчезает при частоте 450-500 Гц. Это одна из причин использования частоты 400 Гц на авиационных и морских судах. Ток такой частоты не может вызвать смертельного поражения из-за прекращения работы сердца, легких, но сохраняется опасность ожогов. На рисунке 10.1 показана зависимость сопротивления человека Rч от приложенного напряжения. Рисунок 10.1 - Зависимость сопротивления человека R ч от приложенного напряжения Путь прохождения тока в теле человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Возможных путей прохождения тока в теле человека достаточно много. В таблице 10.3 приведены наиболее часто встречающиеся пути тока по телу человека. 7 Таблица 2 Прохождение тока в теле человека Путь прохождения тока Частота возникновения пути, (%) Доля терявших сознание во время воздействия тока, (%) Значение тока проходящего через сердце, (% общего тока) Рука – рука 40,0 83,0 3,3 Правая рука-ноги 20,0 87,0 6,7 Левая рука- ноги 17,0 80,0 3,7 Нога – нога 6,0 15,0 0,4 Голова – ноги 5,0 88,0 6,8 Голова – ноги 4,0 92,0 7,0 Прочие 8,0 65,0 - 10.3. Типы электрической сети и особенности поражения электрическим током Электрические сети с точки зрения электробезопасности подразделяют: - электрические сети напряжением до 1000 В; - электрические сети напряжением свыше 1000 В. Сети переменного тока свыше 1000 В – это сети с изолированной нейтралью. Сети напряжением до 1000 В – это сети с глухозаземленной нейтралью. Электрические сети с напряжением до 1000 В подразделяются на: - трехфазную сеть с заземленной нейтралью; - трехфазную сеть с изолированной нейтралью. Однофазные сети, как правило, являются частью трехфазной сети. Проведем анализ различных сетей по опасности поражения током. 1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям. При прикосновении к двум точкам с U образуется замкнутая электрическая цепь и через тело человека проходит ток. Его величина зависит от параметров сети и R ч (рисунок 10.2). При прикосновении к двум точкам с напряжением U между ними образуется замкнутая электрическая цепь и через тело человека проходит ток. 8 Рисунок 10.2 - Двухфазное прикосновение к токоведущим частям Ток через тело человека будет равен I ч = U А R ч = √3 U Ф R ч , где U А – межфазное напряжения; U Ф – фазное напряжения. Для U Ф = 220 В и R ч = 1000 Ом ток I ч = 380 мА и является смертельно опасным. 2. Однофазное прикосновение к токоведущим частям. а) сеть с заземленной нейтралью: Рисунок 10.3 - Однофазное прикосновение к токоведущим частям в сети с заземленной нейтралью Ток проходящий через человека равен I ч = U Ф R ч +R п +R 0 , где R п – сопротивление пола; R о – сопротивление обуви. Сопротивление заземления < 4 Ом. Если же сопротивления пола R п и обуви R о окажутся соизмеримыми с 9 сопротивлением тела человека, то ток через человека будет значительно меньше, если бы R п и R о были близки к нулю (например, человек без обуви стоящий в луже). I ч = 220 1000+5000+5000 = 20 мА. Такой ток не является смертельным, но может быть неотпускающим и привести к судорожному сокращению мышц вплоть до невозможности освободиться от воздействия электрического тока. б) сеть с изолированной нейтралью: Рисунок 10.4 - Однофазное прикосновение к токоведущим частям в сети с изолированной нейтралью Цепь тока замыкается через тело человека, землю и далее через сопротивления изоляции R из и емкости фаз C из R из и C из распределенные в сети параметры, обусловленные активной проводимостью изоляции и емкостью фаз относительно земли. При нормальном режиме работы сети (сеть исправна), сила тока, проходящая через тело человека, равна: , R R 3 U 3 I ИЗ Ч Ф Ч где R из – сопротивление изоляции. Пример: при U ф = 220 В; R ч = 1000 Ом; R из = 500 000 Ом получаем: мА 3 , 1 А 0013 , 0 500000 1000 3 220 3 I Ч I ч 10 Последствия – такая сеть безопасна, но возможно легкое дрожание пальцев рук (ощутимый ток). Изменение тока через тело человека в зависимости, от R из и С из показаны на рисунке 10.5. а) б) Рисунок 10.5 - Зависимость тока от R из (а) и от С из (б) Для определения критического сопротивления изоляции (из расчета длительно – допустимого тока – для 3 сек I ч.доп. =6 мА) используют выражение R из.кр. = 3U Ф −3R ч I ч.доп. I ч.доп. Анализ приведенных выше расчетов показывает, что сеть с заземленной нейтралью опасна, даже если сама сеть исправна, а неисправно только оборудование. А если и сеть сама будет неисправна, то опасность для человека будет еще больше (смертельный исход). Вывод — обязательно нужны меры защиты. Анализ приведенных выше расчетов показывает, что сеть с изолированной нейтралью не опасна, даже если такая сеть исправна, а неисправно только оборудование. Расчеты и практика показывают, что если сама сеть окажется неисправной (если резко упадет сопротивление R из ), то опасность для человека резко возрастает, т.к. ток через его тело будет больше 320 мА (это смертельный исход). 0 10 20 30 40 50 R, кОм 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 С, мкФ 200 100 I ч , мА I ч , мА 200 100 11 Вывод — и в этой сети обязательно нужны меры защиты. В значительной степени необходимые меры безопасности будут зависеть от категории опасности самого помещения по опасности поражения электрическим током. Условия внешней среды (рабочие помещения) влияют на сопротивление тела человека. Сухие помещения повышают сопротивление тела человека. Сырые, жаркие, пыльные, с химически активной средой помещения понижают сопротивление тела человека. По опасности поражения электрическим током помещения, согласно Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [2] подразделяются на три категории. 1 категория. Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием признаков повышенной опасности. 2 категория. Это помещения с повышенной опасностью. Они характеризуются наличием одного из следующих признаков: - сырые, с относительной влажностью более 75 %; - температура воздуха более 35 о С; - наличие токопроводящей пыли; - токопроводящие полы; - имеется одновременная возможность прикосновения к двум металлоконструкциям и машинам, соединенным с корпусом электрооборудования. 3 категория. Помещения особо опасные характеризуются наличием двух и более признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью, или наличием одного из следующих признаков: - сырые, с относительной влажностью, близкой к 100%; - химически активная среда, которая способствует разрушению изоляции. Меры защиты зависят от величины напряжения в сети и в оборудовании, а также от категории помещения по опасности. 12 10.4. Средства защиты от поражения электрическим током Защитные меры в зависимости от сочетания различных факторов делятся на три группы. I. Организационные способы (предназначены в основном для действующего квалифицированного персонала), связанные с регламентом обеспечения нормативной эксплуатации электроустановок. II. Организационно-технические, связанные с обеспечением безопасных режимов работы электросетей, использованием необходимых защитных средств, сигнализаций, предупреждающих плакатов, ограждений и др. III. Технические способы, которые подразделяются на следующие группы: - общетехнические; - специальные; - средства индивидуальной защиты (СИЗ). К общетехническим средствам защиты относятся: 1) применение малых напряжений – не более 42 В (питание электроинструмента, переносных светильников; местного освещения на станках и т.д.); 2) изоляция токоведущих частей может быть: рабочей, дополнительной, усиленной. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), минимально допустимое сопротивление изоляции проводов относительно земли в сетях с изолированной нейтралью должно быть не менее указанных в таблице: Типы электроустановок Минимально допустимое сопротивление изоляции, МОм Осветительные установки 0,5 Системы защиты 1 Шины щитов управления 10 3) Электрическое разделение сетей с изолированной нейтралью на отдельные участки в линиях большой протяженности с целью снижения 13 накопления электрических зарядов. 4) Оградительные устройства позволяют исключить соприкосновение человека с токоведущими частями. 5) Сигнализация предупреждает о наличии напряжения в электроустановках. Сигнализация может быть звуковой и световой. Кроме этого используются следующие методы и средства защиты: 1. Обеспечение недоступности токоведущих частей оборудования за счет применения изоляции, расположения на недоступной глубине или высоте, применение защитных кожухов, шкафов; 2. Защитное разделение сети на отдельные, несвязанные между собой электрически, участки путем использования разделяющих трансформаторов. 3. Применение двойной изоляции в оборудовании. 4. Применение защитных блокировок. 5. Применение автоматических защит. 6. Уравнивание и выравнивание потенциалов. 7. Мониторинг состояния изоляции, защита от замыканий на землю. 8. Мониторинг динамики напряжений и защита от опасных колебаний. 9. Грозозащита. К |