Классификация технических способов и средств защиты для обеспечения электробезопасности. Московский государственный университет печати Безопасность жизнедеятельности работе с электрооборудованием
План лекции:
Введение.
1. Действие электрического тока на организм человека.
2. Первая помощь пострадавшему при поражении электрическим током.
3. Факторы, влияющие на степень тяжести электротравматизма.
4. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током.
5. Основные причины поражения людей электрическим током.
Введение.
Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Электрические установки, используемые на производстве, представляют большую потенциальную опасность. Кроме поражения людей электрическим током нарушение режима работы электроустановок может сопровождаться в отдельных случаях возникновением пожара или взрыва.
Опасность поражения людей электрическим током специфична и усугубляется еще тем, что она не может быть обнаружена органами чувств человека: зрением, слухом, обонянием.
Анализ статических данных показывает, что электротравматизм в общем балансе травматизма на производстве не высок - всего 0,5...1%. Однако по числу случаев со смертельным исходом электротравматизм занимает одно из первых мест, достигая в отдельных отраслях 30...40%. При этом до 80% случаев со смертельным исходом приходится на электроустановки напряжением 127...380 В.
Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ) все электроустановки по напряжению разделяют на 2 группы: установки напряжением до 1000 В, включительно и свыше 1000 В.
Наибольшее количество электротравм, приходящиеся, как правило, на установки напряжением до 1000 В, объясняется тем обстоятельством, что указанные электроустановки находят повсеместное распространение, и в большинстве случаев обслуживаются они персоналом, не имеющим специальной электрической подготовки.
Практика показывает, что в большинстве случаев при применении электрической энергии опасность возникает из-за нарушения целостности изоляции токоведущих частей. На состояние изоляции существенное влияние оказывает температура и влажность окружающей среды производственных помещений, наличие химически активной среды и ряд других факторов.
Таким образом при эксплуатации электрического оборудования, аппаратуры и приборов большое значение приобретают вопросы защиты обслуживающего персонала и других лиц от опасности поражения электрическим током.
1. Действие электрического тока на организм человека.
Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное действие, являющееся совокупностью термического, электролитического и биологического воздействия.
Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, а также в нагреве от высоких температур других органов, приводящем к серьезным функциональным расстройствам.
Электролитическое действие тока выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышцы и мышц легких.
Раздражающее действие тока на ткани живого организма, а следовательно, и обусловленные им непроизвольные судорожные сокращения мышц, может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, а в некоторых случаях – рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих тканей.
Любое из выше перечисленных воздействий может привести к электрической травме, т.е. повреждению организма, вызванному действием на него электрического тока или электрической дуги.
Электротравмы условно можно разделить на два вида: местные электротравмы и электрические удары. Примерно в 55% случаев травмы носят смешанный характер.
Под местными электротравмами понимаются четко выраженные местные нарушения целостности тканей организма. Чаще всего это поверхностные повреждения, т.е. повреждения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей. Обычно местные электротравмы излечиваются и работоспособность восстанавливается полностью или частично.
К местным электротравмам относят электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, электроофтальмию и механические повреждения.
Ожоги являются результатом теплового воздействия электрического тока в месте контакта. Ожоги составляют две трети всех электротравм, причем многие из них сопровождаются другими видами повреждений. Ожоги бывают двух видов - токовый (контактный) и дуговой.
Токовый ожог возникает при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. При этом, поскольку кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела, в ней выделяется большая часть тепла. Данное обстоятельство в полной мере подтверждается и законом Джоуля-Ленца:
Q = 0,24 J 2 R t (1)
где Q – количество выделяющегося тепла, ккал;
J – сила тока, А;
R – сопротивление на пути движения тока (сопротивление тела человека), Ом;
t – время действия тока, сек.
Этим и объясняется, что токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью. Токовые ожоги возникают в электроустановках относительно небольшого напряжения - не выше 1...2 кВ, в большинстве случаев они сравнительно легкие и характеризуются обычно 1 или 2 степенью (покраснение кожи, образование пузырей). Иногда возникают и тяжелые ожоги 3 и 4 степеней (омертвление пораженного участка кожи, обугливание тканей).
При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга, которая и обуславливает возникновение дугового ожога. Дуговой жег является результатом воздействия на тело человека электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 С) и большой энергией. Этот ожог возникает обычно в электроустановках высокого напряжения – выше 1000 В и, как правило, носит тяжелый характер – ожоги 3-ей или 4-ой степени. Электрическая дуга может вызывать обширные ожоги тела, выгорание тканей на большую глубину, обугливание и бесследное сгорание больших участков тела. Зачастую ожоги 3-ей и 4-ой степеней тяжести заканчиваются смертельным исходом.
Электрические знаки (знаки тока или электрические метки) представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергающегося действию тока. Знаки появляются примерно у каждого пятого пострадавшего. Электрические знаки, как правило, безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.
Металлизация кожи – проникновение в ее верхние слои мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это происходит, в основном, при коротких замыканиях, при отключении разъединителей и рубильников под нагрузкой и т.п. Поврежденный участок кожи имеет шероховатую, жесткую поверхность. По цвету пораженный участок напоминает обычно цвет металла, частици которого проникают в кожный покров. Пострадавший при этом испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела, а также болевые ощущения от ожога за счет тепла занесенного в кожу металла (расплавление частицы металла имеют достаточно высокую температуру – несколько сот С).
Металлизация кожи наблюдается примерно у 10% пострадавших. В большинстве случаев одновременно с металлизацией кожи происходит жег электрической дугой, который почти всегда вызывает более тяжелые поражения.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно, например, при коротком замыкании, которое сопровождается интенсивным излучением не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия возникает довольно редко (1...2% пострадавших).
Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. Такие сокращения могут приводить к нарушению целостности кожного покрова, разрывам кровеносных сосудов, а также вывихам суставов, а порой и к переломам костей. Механические повреждения относят к разряду тяжелых травм, требующих длительного лечения. Они происходят сравнительно редко – примерно у 3% пострадавших.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма человека проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц.
Различают четыре степени электрических ударов:
судорожные сокращения мышц без потери сознания;
судорожные сокращения мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;
потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того или другого вместе);
клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, не дышит, его сердце не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности.
При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга - через 5...6 минут. Другие органы перестают функционировать несколько позже: печень и почки через 10...20 минут; мышечная система через 20...30 минут. Если своевременно оказать помощь пострадавшему (искусственное дыхание и непрямой массаж сердца); то возможно восстановление функций организма. В противном случае процесс становится необратимым и клиническая смерть переходит в биологическую смерть.
К общетехническим средствам электробезопасности относятся:
рабочая изоляция;
двойная изоляция;
недоступность токоведущих частей (применение оградительных средств – кожух, электрический шкаф и др.);
блокировки безопасности (механические, электрические);
малое напряжение. Малое напряжение, согласно стандарту – номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током (ГОСТ12.1.009-76 ССБТ. Электро-безопасность. Термины и определения). В 7-м издании ПУЭ водится понятие «сверхнизкое (малое) напряжение» (СНН) – напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока. Для переносных светильников – 36 В, для особоопасных помещений и вне помещений – 12 В;
меры ориентации (использование маркировок отдельных частей электрооборудования, надписи, предупредительные знаки, разноцветная изоляция, световая сигнализация).
Специальные средства защиты
Наибольшее распространение среди технических мер защиты человека в сетях до 1000 В получили:
защитное заземление;
зануление;
защитное отключение.
Средства индивидуальной защиты, используемые в электроустановках
Средства защиты, используемые в электроустановках, по своему назначению подразделяются на две категории: основные и дополнительные .
Основные электрозащитные средства – это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и которые позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Дополнительные электрозащитные средства – это средства защиты, дополняющие основные средства, а также служащие для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током, а применяются совместно с основными электрозащитными средствами.
Все электрозащитные средства перед эксплуатацией проходят приемо-сдаточные испытания и периодически (через 6…36 месяцев) подвергаются контрольным осмотрам и эксплуатационным электрическим испытаниям повышенным напряжением.
Классификация электрозащитных средств приведена в табл. 15.
Таблица 15
Классификация средств индивидуальной защиты, используемых в электроустановках
|
Виды средств |
Наименование средств защиты при напряжении электроустановки |
|
|
до 1000 В |
свыше 1000 В |
|
|
Основные |
Изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками |
Изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для работ на высоковольтных линиях с непосредственным прикосновением электромонтера к токоведущим частям |
|
Дополнительные |
Диэлектрические галоши, диэлектрические коврики, переносные заземления, изолирующие подставки и накладки, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности |
Диэлектрические перчатки и боты, диэлектрические коврики, изолирующие подставки и накладки, индивидуальные изолирующие комплекты, диэлектрические колпаки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности |
Как направление научных исследований и инженерных разработок электробезопасность начало во второй половине XIX в., Когда быстро внедрялась электрическая энергия в различных сферах жизнедеятельности общества.
Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, защищающих людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Сначала электрический ток как фактор опасности не рассматривали. В 1862 г.. Было описан случай смертельного поражения человека при случайном прикосновении к токоведущим частям в сети постоянного тока. Впоследствии несчастные случаи участились.
Некоторые исследователи считают, что к гибели человека приводят достаточно большие токи, другие утверждают, что смерть возможна при поражений незначительным током. Статистические данные свидетельствуют о разнообразные реакции человека на действие электрического тока и особую чувствительность к малым токам.
Действие электрического тока вызывает электрические травмы. их условно подразделяют на:
1) местные - четко очерченные местные нарушения целостности тканей тела, в т. Ч. Костной ткани под влиянием электрического удара или электрической дуги. Чаще всего это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, иногда других мягких тканей, а также связок и костей;
2) общие (электрические удары), поражающие весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.
При контакте с электрическим током все эти виды действуют одновременно, но последствия бывают разными в зависимости от обстоятельств. Неосторожное обращение с электрическим током в промышленности приводит к таким травмам: 20% - местные электротравмы, 25% - электрические удары, 55% - смешанные травмы (одновременно местные электротравмы и электрические удары). Более 85% смертельных поражений электрическим током обусловленные электрическими ударами.
В зависимости от последствий поражения электрические удары разделяют на пять степеней: судорожное, едва ощутимое сокращение мышц; судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными болями, но без потери сознания; судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца; потеря сознания, нарушение сердечной деятельности или дыхания; клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
Электрический удар может привести к расстройству организма (сердечно-сосудистые, нервные заболевания, ослабление памяти и внимания, общей устойчивости организма), что проявляется сразу или через несколько часов, дней, даже месяцев.
На последствиях поражения организма сказываются прохождения тока, его частота и др. (Табл. 3.3).
Таблица 3.3
Характеристика действия электрического тока на организм человека в зависимости от его вида и величины
|
Сила тока, мА |
Переменный ток частотой 50 Гц |
постоянный ток |
|
Слабый зуд, пощипывание кожи |
не ощущается |
|
|
Ощущение распространяется, слегка сводит мышцы |
не ощущается |
|
|
Волевые ощущения усиливаются, судороги |
Слабое нагревание кожи |
|
|
Сильная боль, судороги, руки трудно оторвать от электродов |
нагрев усиливается |
|
|
Невыносимую боль, руки нельзя оторвать от электродов |
Нагрев усиливается еще больше |
|
|
Сильную боль. Руки парализуются, их невозможно оторвать от электродов, усложняется дыхание |
Кожа нагревается, ощущается внутренний нагрев, сокращаются мышцы рук |
|
|
Паралич дыхания. Нарушается работа сердца |
Сильный нагрев. Руки нельзя оторвать от электродов |
|
|
паралич дыхания |
Паралич дыхания, фибрилляция сердца |
|
|
Быстрый паралич дыхания |
Паралич дыхания. В течение 3 с и более - фибрилляция сердца |
При больших токов, даже в случае кратковременного воздействия, одновременно с остановкой сердца наступает паралич дыхания. При отключении тока дыхания, как правило, самостоятельно не восстанавливается и требуется неотложная медицинская помощь (искусственное дыхание и закрытый массаж сердца).
Основные причины несчастных случаев, связанных с действием электрического тока, можно объединить в следующие группы:
Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
Неисправность защитных средств, которыми пострадавший касался токоведущих частей;
Появление напряжения на металлических частях электрооборудования (ограждениях, карнизах) вследствие повреждения изоляции токоведущих частей электрооборудования, замыкания фазы на землю и тому подобное;
Возникновение шагового напряжения вокруг токопроводящей линии, которая касается земли, на ее поверхности или полу, где стоит человек, вследствие замыкания провода на землю или неисправности заземления.
Итак, чтобы свести к минимуму риск поражения электрическим током, перед тем, как включать электроприбор, необходимо визуально проверить шнур на наличие механических нарушений. Электроприборы должны быть надежно заземлены согласно правилам его установки. Запрещено работать с электроприборами влажными руками, оставлять их без присмотра на длительное время. После окончания работы проверяют, все ли приборы выключены. В случае неисправности немедленно вызывают электричество.
Спасение жизни человека, пораженного током, во многом зависит от скорости и правильности действий лиц, оказывающих помощь. Прежде всего нужно как можно быстрее освободить пострадавшего от действия электрического тока. Если человек не потеряла сознание, ей нужно обеспечить покой до прибытия врача. Когда пострадавший дышит редко и судорожно, но прослушивается пульс, ему делают искусственное дыхание, при отсутствии дыхания, расширение зрачков и посинение кожи - искусственное дыхание и непрямой массаж сердца. Оказывать помощь необходимо еще до прибытия врача, поскольку искусственное дыхание и массаж сердца могут вернуть пострадавших к жизни.
2 Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. Электроустановки - установки, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия; к ним также относятся установки, содержащие в себе источники электроэнергии (химические, гальванические). Электротравма - - травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.
3 технические - несоответствие электроустановок требованиям безопасности и условиям применения, связанное с дефектами изготовления, монтажа и ремонта; организационно-технические - несоблюдение технических мероприятий безопасности, осуществляемых потребителями на стадии эксплуатации; несвоевременная замена неисправного или устаревшего электрооборудования; организационные - невыполнение организационных мероприятий безопасности, несоответствие выполняемой работы заданию; организационно-социальные - работа в сверхурочное время; несоответствие работы специальности; нарушение трудовой дисциплины; допуск к работе на электроустановках лиц моложе 18 лет; привлечение к работе лиц, имеющих медицинские противопоказания. Причины электротравм
4 Особенности электротравматизма отсутствие видимых признаков опасности; возможность травмирования не только при прикосновении к частям установки, находящимся под напряжением, но и при перемещении по земле вблизи мест повреждения изоляции или мест замыкания на землю; снижение защитных свойств организма человека из-за внезапности воздействия электрического тока; возможность резких непроизвольных движений пострадавшего, которые могут привести к соприкосновению с другими токоведущими частями или к падению его с высоты.
5 Воздействие элетротока на организм человека биологическое –раздражение и возбуждение живых тканей организма. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, спазму голосовых связок; электролитическое - электролиз (разложение) органических жидкостей, в том числе крови, существенно изменяющий функциональное состояние клеток; тепловое - ожоги отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов, крови; механическое - расслоение и разрыв тканей.
7 Электрический ожог – результат теплового воздействия электрического тока в месте контакта тела человека с электродом. Количество тепла, выделяемое в ткани тела человека при прохождении электрического тока, определяется законом Джоуля-Ленца: I Ч – ток, проходящий через тело человека (А); R Ч – сопротивление тела (Ом); t – время протекания тока через тело (с).
8 Виды электрических ожогов токовый (контактный) - возникает при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью – 38 % пострадавших от электрического тока; дуговой - обусловлен воздействием на тело человека электрической дуги – 25 %. Степени электрических ожогов: I степень – покраснение кожи; II степень – образование пузырей на поверхности кожи; III степень – омертвление и обугливание кожи; IV степень – обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.
9 Электрические знаки – это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. В отличие от ожогов электрические знаки обычно возникают при хорошем контакте кожи с электродом. По внешнему виду - круглые или эллиптические образования серого или желтоватого цвета с резко очерченными краями. Размеры не более 5-10 мм. В некоторых случаях форма электрического знака представляет собой отпечаток электрода. Электрические знаки могут возникнуть как в момент прохождения тока, так и спустя некоторое время после контакта с электродом. Знаки возникают примерно у 20 % пострадавших от тока. Болезненных ощущений не вызывают, со временем исчезают.
10 Металлизация кожи – это повреждение участка кожи в результате проникновения в неё мельчайших частиц металлического электрода, расплавившегося под действием электрической дуги. Это возможно при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой и т.п. Окраска металлизированного участка кожи зависит от металла электрода: зеленая – при контакте с красной медью, сине-зеленая – при контакте с латунью, серо-желтая – при контакте со свинцом. С течением времени металлизированная кожа обычно отслаивается, пораженный участок приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения.
11 Механическое повреждение – следствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервов, а также вывихи суставов и переломы костей. Механические повреждения – серьёзные травмы, лечение их длительное, но они происходят сравнительно редко.
12 Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, в спектре которой имеются вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные излучения. Возникает сравнительно редко (1-2 %), чаще всего при проведении электросварочных работ.
13 Электрический удар – электротравма, вызванная рефлекторным действием электрического тока (через нервную систему). Ток, проходя через тело человека, раздражает периферические окончания чувствительных нервов, в результате чего наступает возбуждение тканей организма, сопровождающееся сокращением мышц. При этом исход воздействия тока на организм может быть различен – от легкого сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или лёгких (смертельного поражения). Степени электрического удара: I степень – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II степень – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; III степень – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV степень – клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
14 Электрический шок – тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на раздражение электрическим током. При шоке возникают глубокие расстройства дыхания, кровообращения, нервной системы, обмена веществ и других систем организма. При шоке сразу же после воздействия тока наступает кратковременная фаза возбуждения организма. У пострадавшего появляется реакция на боль, повышается артериальное давление. Затем наступает фаза торможения: истощается нервная система, снижается артериальное давление, ослабевает дыхание, падает и учащается пульс, возникает состояние депрессии. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить выздоровление, как результат активного лечебного вмешательства, или биологическая смерть.
15 Низковольтная (до 1000 В) электротравма Необходимо как можно быстрее: отключить рубильник, выключатель; разомкнуть штепсельное соединение; вывернуть пробки; удалить предохранители и пр. Если быстро отключить электроустановку невозможно, прежде чем прикоснуться к пострадавшему, спасатель обязан: Встать на сухие доски, бревна, свернутую сухую одежду, резиновый коврик или надеть диэлектрические галоши Надеть диэлектрические перчатки или обмотать руку сухой тряпкой, шарфом, защитить кепкой или краем рукава Не дотрагиваться до металлических предметов и до тела пострадавшего. Можно касаться только его одежды
16 Способы освобождения от токоведущего элемента любым сухим предметом, не проводящим ток (палкой, доской, канатом и т.д.); оттянуть пострадавшего за воротник или полу одежды; перерубить провод топором с сухим деревянным топорищем; перекусить (каждую фазу отдельно!) кусачками с изолированными рукоятками.
17 Высоковольтная (свыше 1000 В) электротравма Спасатель должен надеть диэлектрические боты, работать в диэлектрических перчатках. Действовать необходимо изолирующей штангой или изолирующими клещами, расчитанными на соответствующее напряжение. Остальное – как при низковольтной травме.
18 Факторы, влияющие на тяжесть поражения электротоком Электрическое сопротивление тела человека (от 3 тыс. до 100 тыс. Ом на поверхности сухой, чистой, неповрежденной кожи до Ом внутри тела). Безопасное напряжение: R Ч – расчетное сопротивление тела человека (1000 Ом) I БЕЗ – условно безопасная сила тока (10 мА) Род тока (переменный ток опаснее постоянного)
19 Факторы, влияющие на тяжесть поражения электротоком Частота тока (наиболее опасна промышленная частота 50 Гц) Путь прохождения тока в теле человека (наиболее вероятные и, одновременно, наиболее опасные пути протекания тока: рука-рука, рука- нога, нога-нога) Индивидуальные особенности организма (повышенная восприимчивостью к электротоку у лиц, страдающих болезнями сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервной системы и кожи
20 Характер воздействия тока на организм человека Ток, мА Переменный (50 Гц) ток Постоянный ток 0,5- -1,5 Начало ощущений: слабый зуд, пощипывание кожи Не ощущается Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов Усиление ощущения нагрева кожи Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов (неотпускающий ток) Значительный нагрев в месте контакта и в прилегающей области кожи Очень сильная боль в руках и в груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном воздействии может наступить остановка дыхания или потеря сознания Сильный нагрев, боли и судороги в руках, При отрыве рук от электродов – сильные боли Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном воздействии может наступить фибрилляция сердца Очень сильный поверхностный и внутренний нагрев. Сильные боли в руке и в области груди. Руки невозможно оторвать от электродов Фибрилляция сердца через 2-3 с, ещё через несколько секунд – остановка дыхания То же действие, но выраженное сильнее. При длительном действии – остановка дыхания
21 Критерии безопасности в электроустановках Для расчета и разработки защитных мер в электроустановках в качестве исходных нормируемых величин рекомендуются три первичных критерия электробезопасности: пороговый ощутимый ток – наименьшее значение ощутимого тока, при частоте 50 Гц в среднем он составляет 1 мА; пороговый неотпускающий ток – человек может самостоятельно освободиться от действия тока, величина тока 10 мА; пороговый фибрилляционный ток – ток 50 мА и более может вызвать фибрилляцию желудочков сердца. Условно безопасная сила тока - 10 мА Смертельный ток мА
22 Классификация электроустановок и производственных помещений Помещения без повышенной опасности - характеризуются отсутствием признаков повышенной и особой опасности. Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из следующих факторов: сырость (относительная влажность > 75 %); высокая температура воздуха (> 35 град. С); токопроводящая пыль; токопроводящие полы; возможность одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электроприемников, с другой стороны.
75 %); высокая температура воздуха (> 35 град. С); токопроводящая пыль; токопроводящие полы; возможность одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электроприемников, с другой стороны.">
23 Классификация электроустановок и производственных помещений Особо опасные помещения - характеризуются наличием одного из факторов: особая сырость (относительная влажность воздуха ~ 100 %); химически активная среда (содержащиеся в воздухе пары действуют разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования); два или более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.
26 Однофазное прикосновение к сети U Ф – фазное напряжение; R Ч – сопротивление тела человека (1 к Ом); R ОБ и R П – сопротивления обуви и пола; R ИЗ – сопротивление изоляции фазных проводов сети относительно земли в установках с изолированной нейтралью (U до 1 кВ)
27 Однофазное прикосновение к сети U Ф – фазное напряжение; R Ч – сопротивление тела человека (1 к Ом); R ОБ и R П – сопротивления обуви и пола; R О – сопротивление заземления нейтрали трансформатора в установках с глухозаземленной нейтралью (U до 1 кВ)
28 Распределение потенциалов в зоне растекания тока 1 – электроприемник (заземленное электрооборудование); 2 – заземляющий зажим; 3 – заземляющий проводник; 4 – заземляющее устройство; 5 – кривые распределения: а-потенциалов; б-напряжения прикосновения.
29 Растекание тока в земле при замыкании Распределение потенциала на поверхности земли: I З – ток замыкания на землю; ρ – удельное сопротивление грунта. Напряжение прикосновения: φ З – потенциал корпуса; φ Х – потенциал точек почвы, в которых находятся ноги человека
5. Электробезопасность
По определению ГОСТ 12.1.009-76: "Электробезопасность − система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опас-ного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества".
Из всей совокупности ОВПФ наиболее травмирующим фактором является электрический ток.
В Российской Федерации ежегодно от электрического тока погибает ~ 2500 человек, откуда риск индиви-дуальной смерти от тока получается равным: 2500/145∙10 6 ≈ 16∙10 -6 , что втрое больше, чем в среднем на Земле (5∙10 -6). Доля электротравм среди всей совокупности несчастных слу-чаев на производстве составляла в России в 80-ые годы прошлого века 11.8% (каждая десятая травма на производстве свя-зана электрическим током).
С момента промышленного использования электри-ческой энергии пристальное внимание было направлено на специфику проявления электри-ческого тока, не обнаруживаемого без непосредственного кон-такта с токоведущей частью, находящейся под напряжением, и тяжесть его воздействия на человека. Многочисленные исследования и инженерно-технические разработки привели в настоящее время к созданию надеж-ной системы защитных мер от поражения током.
^
5.1. Электрический ток
Действие тока на человека.
Ток оказывает термическое, электролитическое и биоло-гическое действие.
По видам поражения воздействие подраз-деляется на:
- электротравмы - местное поражение тканей (ожоги, элек-трические знаки, металлизация кожи);
-электроудары - воздействие тока на весь организм.
По степени воздействия различают:
I степень - судорожные сокращения мышц без потери соз-нания;
II степень - судорожные сокращения мышц, потеря созна-ния;
III степень - потеря сознания, нарушение сердечной и/или дыхательной деятельности;
IV степень - клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
^ Факторы , определяющие исход поражения электрическим током:
1.Значение тока I (основной поражающий фактор). Смер-тельным для человека значением тока промышленной часто-ты 50 Гц считается ток
При этом токе вероятность смертельного исхода наступа-ет для 5% людей.
Выделяют три характерных значения тока промышленной частоты при его протекании через человека:
пороговый ощутимый 0,6-1,5 мА, при котором появля-ются первые ощущения;
пороговый неотпускающий 10-15 мА, при котором че-ловек не может оторваться от токоведущей части под напря-жением (из-за судорог мышц);
пороговый фибрилляционный 100 мА, при котором воз-никают хаотические сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), в результате чего наступает смерть.
2. Напряжение прикосновения U пр, которое, согласно ГОСТ 12.1.009-76, представляет напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Напряжение прикосновения, а также электрическое сопро-тивление тела человека существенно влияют на исход пора-жения, так как определяют значение тока, проходящего че-рез тело человека, согласно закону Ома:
U пр = I h ∙R h
В аварийном режиме предельно допустимым напряжени-ем является 20В (при длительности воздействия более 1 с.).
3. Сопротивление тела человека R h . Оно определяется в основном сопротивлением кожи. Сопротивление R h , колеблет-ся у разных людей от 3 кОм до 100 кОм. Согласно ГОСТ 12.1.038-82, в нормальном режиме R h принимается равным 6,7 кОм. В аварийном режиме при расчетах принимается обычно равным 1000 Ом.
4. Длительность воздействия t. Предельно допустимый ток, который может воздейство-вать на человека без особых последствий в интервале време-ни t = 0,2 − 1с, определяется согласно ГОСТ 12.1.038-82 из вы-ражения: I ≈ 50/t, мА. Вероятность тяжелого исхода возрастает при I менее 0,2с, что связано с особенностями кардиоцикла. Поэтому время срабатывания быстродействующей защиты ориентируется на этот промежуток времени.
5. ^ Путь тока через тело человека (петля тока). Наиболее опасна петля тока по пути рука-рука, так как проходит через жизненно важные органы, наименее - нога-нога.
6. Род тока . Постоянный ток менее опасен, чем переменный, что вид-но по значениям пороговых токов, но это справедливо для напряжений менее 250-ЗООВ. Выпрямленный ток из-за нали-чия гармоник опаснее постоянного тока от аккумулятора.
7. ^ Частота тока f. Наиболее опасным является ток с частотой 20-100 Гц. При частотах меньше 20 или больше 100 Гц опасность поражения несколько уменьшается. Ток частотой более 500 кГц являет-ся неопасным с точки зрения электрического удара, но мо-жет вызвать ожоги. В принципе, можно считать, что опас-ность электрического тока в зависимости от частоты умень-шается обратно пропорционально .
8. ^ Контакт в точках акупунктуры . На теле имеются особые точки (точки акупунктуры), куда подходят нервные окончания, в результате чего сопротивле-ние в этих местах резко (на два порядка) снижается по срав-нению с соседними участками. Поэтому подвод тока к точкам акупунктуры резко увеличивает вероятность неблагопри-ятного исхода.
9. ^ Фактор внимания . Известно, что кровообращение центральной нервной системы под влиянием напряженного внимания уси-ливается. Это вызывает повышенное потребление кисло-рода, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа элек-тронов в процессах биохимических реакций обмена веществ. Усиленный поток электронов сложнее нарушить импульсом тока. Значит, биосистему автоматического регулирования при усиленном кровообращении нервной системы расстроить сложнее. Сосредоточенный, внимательный к опасности че-ловек менее подвержен воздействию тока.
10. ^ Индивидуальные свойства человека (состояние здоро-вья, масса и пол человека и др.).
11. Условия внешней среды . По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выде-ляют 3 класса помещений по опасности поражения электри-ческим током:
1 − без повышенной опасности (без признаков повышен-ной и особой опасности);
2 − повышенной опасностью (температура воздуха бо-лее 35"С, относительная влажность более 75%, наличие в воз-духе токопроводящей пыли, токопроводящий пол, возмож-ность одновременного прикосновения к заземленному объек-ту и к корпусу электроустановки);
3 − особо опасные (влажность около 100%, химически ак-тивная среда в воздухе помещения, наличие двух и более при-знаков повышенной опасности).
12. ^ Схема включения человека в цепь тока. Наиболее опасно двухфазное прикосновение, при котором человек касается проводов двух разных фаз (в трехфазной сети), и исход поражения (часто смертельный при напряже-нии 380В) не зависит от режима нейтрали сети.
Наименее опасно однофазное прикосновение к сети с изо-лированной нейтралью. Даже при токопроводящем основа-нии человек теоретически избежит неблагоприятного исхода.
^ Причины поражения электрическим током:
− случайное прикосновение;
− появление напряжения на корпусе электрооборудования;
− появление напряжения на отключенных токоведущих частях;
− напряжение шага.
^ Основные нормативные документы:
Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
Правила эксплуатации (ПЭ) электроустановок потребите-лей и Правила техники безопасности (ПТБ) при эксплуата-ции электроустановок потребителей;
ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ. Электробезопасность. Термины и оп-ределения;
ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84) ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.
ГОСТ 12.2.007.0-14-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Об-щие требования безопасности;
ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электриче-ские;
ГОСТ 12.3.032-84 ССБТ. Работы электромонтажные;
ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.
ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования.
Средства защиты.
При разработке средств защиты от опасности поражения электрическим током реализованы следующие принципы обеспечения безопасности:
− снижения опасности (изоляция; применение малых на-пряжений);
− ликвидации опасности (защитное отключение);
− блокировки (оградительные устройства);
− информации (сигнализация, знаки безопасности, пла-каты);
− слабого звена (защитное заземление).
Средства коллективной защиты от электрического тока:
1. Защитное заземление.
2. Зануление.
3. Защитное отключение.
4. Применение малых напряжений.
5. Изоляция.
6. Оградительные устройства.
7. Сигнализация, блокировка, знаки безопасности, плака-ты.
Кроме перечисленных СКЗ, применяются СИЗ (инструмен-ты с изолированными рукоятками, коврики, токоизмерительные клещи и т.п.).
^ Защитное заземление − преднамеренное соединение с зем-лей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих час-тей оборудования, не находящихся под напряжением в обыч-ных условиях, но которые могут оказаться над напряжением в результате повреждения изоляции электроустановки.
^ Принцип действия защитного заземления − снижение до безо-пасных значений напряжений прикосновения и шага, обуслов-ленных "замыканием на корпус".
^ Область применения − трехфазные трехпроводные сети на-пряжением до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В с любым режимом нейтрали. Принципиальная схема защит-ного заземления приведена на рис. 1.
а) 
б) 
Рис. 1. Принципиальная схема защитного заземления.
а) защитное заземление в сети с изолированной нейтралью до 1000В;
б) защитное заземление в сети с заземленной нейтралью выше 1000В.
1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления;
r з, r о, - сопротивления соответственно защитного и рабо-чего заземлений.
Заземление или зануление электроустановок является обя-зательным в помещениях без повышенной опасности пора-жения током при переменном напряжении 380В и выше, по-стоянном напряжении − 440В и выше. В помещениях с повы-шенной опасностью и особо опасных необходимо заземлять или занулять установки, начиная с 42В переменного и 110В постоянного напряжения.
Во взрывоопасных помещениях заземление или зануление установок обязательно независимо от напряжения сети.
Сопротивление заземления электроустановок должно быть не более 8; 4; 2 Ом для трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением 220; 380; 660В соответственно. В ста-ционарных сетях до 1000В с изолированной нейтралью со-противление заземления должно быть не более 10 Ом (в со-четании с контролем сопротивления изоляции).
Занулением называется присоединение к неоднократно за-земленному нулевому проводу питающей сети корпусов и дру-гих конструктивных металлических частей электрооборудо-вания, которые нормально не находятся под напряжением, но вследствие повреждения изоляции могут оказаться под напряжением.
Принципиальная схема зануления приведена на рис. 2.
Рис. 2. Принципиальная схема защитного зануления.
1 – корпус; 2 − аппараты для защиты от токов короткого замыкания (предохра-нители);
Ro − сопротивление зазем-ления нейтрали сети; Rn − сопротивление пов-торного заземления нулевого провода; I − ток короткого замы-кания.
Принцип действия зануления − превращение пробоя на кор-пус в короткое однофазное замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить автоматически поврежденную установку из сети.
^ Область применения − трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью.
Первая помощь при поражении электрическим током долж-на оказываться немедленно (в течение первой минуты). Не-обходимо определить, что произошло, освободить (при необ-ходимости) пострадавшего от поражающего действия элек-трического тока; установить наличие дыхания, пульса, шока; организовать вызов скорой помощи; при необходимости, про-водить реанимационные мероприятия: искусственное дыха-ние, непрямой массаж сердца.
^
5.2. Статическое электричество
Статическое электричество − совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией (ослаблением) свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках. Протекание различных технологических процессов, таких, как измельчение, распыление, фильтрование и другие, сопровождается электризацией материалов и оборудования, причем возникающий на них электрический потенциал достигает значений тысяч и десятка тысяч вольт.
^ Опасность воздействия статического электричества проявляется в искровых разря-дах, которые могут явиться причиной воспламенения горю-чих веществ и взрывов, а также отрицательного воздействия на организм человека (слабые толчки, умеренный или силь-ный укол).
Статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавать помехи в электронных приборах автоматики.
В производственных условиях накопление зарядов стати-ческого электричества происходит в следующих случаях:
1. При наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, бензола, бензина, спирта) в незаземленные резервуа-ры.
2. Во время протекания жидкостей по трубам, изолиро-ванным от земли.
3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов.
4. Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистер-нах и бочках,
5. При фильтрации через пористые перегородки или сет-ки.
6. При движении пылевоздушных смесей в незаземленных трубах и аппаратах.
7. В процессе перемешивания веществ в смесителях.
8. При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную.
9. В ременных передачах во время трения ремней о шки-вы.
Основные методы защиты от статического электричества реализуют принцип слабого звена. Для предотвращения на-копления зарядов предусматривают:
защитное заземление;
добавки к обрабатываемым материалам антистатиков;
увеличение относительной влажности воздуха до 70%;
для людей - применение СИЗ (токопроводящей обуви, перил, поручней).
5.3. Молниезащита
Опасность поражения молнией заключается в прямом уда-ре и во вторичном проявлении молнии вследствие электро-статической и электромагнитной индукции. Сила тока в мол-нии − до 200000 А; температура канала − 6000 − 10000 о С. Наи-более подвержены поражению высокие объекты (трубы, мачты, ЛЭП).Нормативный документ, в соответствии, с которым опре-деляются мероприятия по защите от молний, − СН 305-77, а также "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21 122-87.
Молниезащитой называется комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, со-хранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загорании и разрушений, вызванных электрическим, тепловым или механическим воздействием молнии.
Физическая сущность молниезащиты заключается в на-правлении потока электричества по специальному провод-нику − молниеотводу от защищаемого объекта в землю для дальнейшего растекания тока.
Зона защиты молниеотвода − это часть пространства, внут-ри которого здание или сооружение защищено от прямых уда-ров молнии с определенной степенью надежности (зона за-щиты А − 99,5%; Б − 95% и выше).
Зона защиты одиночного молниеотвода представлена на рис.3.
Рис. 3. Зона защиты единичного стержневого молниеотвода:
1 - граница зоны защиты на уровне высоты объекта; 2 - то же, на уровне земли; h - высота молниеотвода; h 0 - высота конуса защиты; h x - высота защищаемого объекта; r x - радиус зоны защиты на уровне высоты объекта; r 0 - радиус зоны зашиты объекта на уровне земли. Зона защиты для данного молниеотвода представляет собой конус высотой h 0 с радиусом основания на земле r 0 .
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода вы-сотой h≤150 м представляет со-бой круговой конус с вершиной на высоте ho = 0,85h и с радиу-сом у основания r o ≈ 1,5h.
Радиус круга защиты r x на высоте защищаемого сооруже-ния:
R x = (1,1 − 0,002h)(h − h x /0,85).
Существуют также зависимости, позволяющие, задаваясь размерами защищаемого объекта (h x и r x), определить величину h. Эта зависимость для зоны Б имеет вид:
H =(r x +1,63 h x)/1,5.
Для молниеотводов других типов зависимости иные.
Кроме одиночного молниеотвода, существуют двойные и многократные стержневые молниеотводы, а также одиночные и двойные тросовые молниеотводы, которые применяются для протяжен-ных защищаемых объектов.
