Электробезопасность
Электронасыщенность современного производства формирует электрическую опасность, источником которой могут быть электрические сети, электрифицированное оборудование и инструменты, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве.
Электробезопасноть – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Действие электрического тока на организм человека
Электрический ток, протекая через тело человека, производит термическое, электролитическое, биологическое, механическое действие. Термическое действие характеризуется нагревом кожи, тканей вплоть до ожогов. Электролитическое действие заключается в разложении жидкостей, в том числе крови, в изменении их состава и свойств. Биологическое действие проявляется в нарушении биологических процессов, протекающих в организме человека, и сопровождается раздражением и возбуждением тканей и судорожным сокращением мышц. Механическое действие приводит к разрыву тканей в результате электродинамического эффекта.
Электротравмы принято делить на общие и местные. К общим электротравмам относят электрический удар, при котором процесс возбуждения различных групп мышц может привести к судорогам, остановке дыхания и сердечной деятельности. Остановка сердца связана с фибрилляцией - хаотическим сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл). К местным электротравмам относят ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, механические повреждения, электроофтальмии (воспаление глаз в результате воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги).
Исход поражения человека электротоком зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, характеристики тока (переменный или постоянный), пути тока в теле человека, при переменном токе – от частоты колебаний, состояния окружающей среды и индивидуальных особенностей организма.
Ток, проходящий через организм, зависит от напряжения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления, в которое входит сопротивление тела человека. Величина последнего определяется в основном сопротивлением рогового слоя кожи, составляющего при сухой коже и отсутствии повреждения сотни тысяч ом. Внутреннее сопротивление тела человека не превышает нескольких сот ом. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.
Сила тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее последствия. Допустимым считается ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека: при длительности воздействия тока промышленной частоты 50 Гц более 10с – 2 мА, при 10 с и менее – 6 мА. Ток, при котором пострадавший не может самостоятельно оторваться от токоведущих частей, называется неотпускающим. Для переменного тока эта величина составляет 10 – 15 мА.
Степень поражения зависит также от рода и частоты тока. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 1000 Гц, но это характерно только для напряжений 500 В, при больших напряжениях опасным становится постоянный ток.
Из возможных путей протекания тока через тело человека (голова – рука, голова – ноги, рука – рука, нога – рука, нога- нога и т.д.) наиболее опасен тот, при котором поражается головной мозг, сердце и легкие.
При гигиеническом нормировании ГОСТ 12.1.038 – 82 “ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов” устанавливает предельно допустимые напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека (рука – рука, нога - нога) при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановок производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц.
Состояние окружающей среды (температура, влажность, наличие пыли, паров, кислот) влияет на сопротивление тела человека и сопротивление изоляции, что в конечном итоге определяет характер и последствия поражения электрическим током.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), все производственные помещения по опасности поражения электрическим током разделяются на три категории.
· Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:
- сырость, когда относительная влажность превышает 75 %;
- высокая температура воздуха, длительно превышающей 35°С;
- токопроводящая пыль;
- токопроводящие полы;
- возможность одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлическим элементам оборудования или металлоконструкциям здания с одной стороны и к металлическим корпусам оборудования – с другой.
· Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из трех условий:
- особая сырость, когда относительная влажность воздуха близка к 100% (стены, пол и потолок покрыты влагой);
- химически активная среда, которая разрушающе действует на электроизоляцию и токоведущие части оборудования;
- два и более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.
· Помещения без повышенной опасности, характеризующиеся отсутствием признаков помещений с повышенной и особой опасностью.
Опасность поражения электрическим током зависит от напряжения и схемы питания электроустановок, режима нейтрали, сопротивления элементов электрической сети и условий включения человека в цепь.
Режим нейтрали трехфазной сети выбирается по технологическим требованиям и условиям безопасности. Согласно ПУЭ, при напряжении выше 1000 В применяются две схемы: трехпроводные сети с изолированной нейтралью и трехпроводные сети с эффективно заземленной нейтралью. При напряжении до 1000 В применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью и четырехпроводыне сети с глухозаземленной нейтралью.
Анализируя различные случаи прикосновения человека к проводам трехфазных электрических сетей, можно сделать вывод, что наиболее опасным является двухфазное прикосновение при любом режиме нейтрали. В этом случае ток, проходящий через тело человека Iч, определяется линейным напряжением Uл и сопротивлением его тела Rч:
Iч = Uл / Rч.
При прикосновении человека к одному из фазных проводов исправной сети с изолированной нейтралью ток через тело человека определяется по выражению:
Iч = 3Uф /(3Rч + Rиз),
где Uф – фазное напряжение, Rиз – сопротивление изоляции проводов.
В аварийном режиме работы сети с изолированной нейтралью при наличии замыкания одной из фаз на землю ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к исправной фазе, выразится зависимостью:
Iч ≈ Uл / Rч.
Таким образом, замыкание одной из фаз на землю резко повышает опасность однофазного прикосновения.
В исправных трехфазных сетях с заземленной нейтралью ток через человека, прикоснувшегося к одной из фаз, определяется выражением:
Іч = Uф/(Rч + Rо),
где Rо – сопротивление рабочего заземления нейтрали (Rо ≤ 10 Ом).
В аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю, человек, прикасаясь к исправной фазе, попадает под напряжение Uч, которое больше фазного, но меньше линейного, В этом случае ток через человека будет определяться так:
Іч = Uч/Rч.
Таким образом, прикосновение к исправной фазе при замыкании другой фазы на землю опаснее, чем прикосновение к фазе в нормальном режиме работы трехфазной сети с заземленной нейтралью.
В производственных условиях возможны случаи обрыва электрических проводов и падения их на землю или нарушение изоляции кабеля, находящегося в земле. При этом вокруг любого проводника, оказавшегося на земле или в земле, образуется зона растекания тока. Если человек окажется в этой зоне и будет стоять на поверхности земли, имеющей различные электрические потенциалы в местах, где расположены ступни его ног, то по длине шага возникает шаговое напряжение Uш. Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Напряжение шага максимально в месте замыкания провода на землю и уменьшается по мере удаления от него. Вне зоны растекания тока напряжение шага равно нулю. Напряжение шага увеличивается с увеличением ширины шага.
При замыкании тока на конструктивные части электрооборудования (замыкание на корпус) прикоснувшийся к ним человек попадает под напряжение прикосновения Uпр - напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно может коснуться человек. Численно оно равно разности потенциалов корпуса и точек земли, на которых находятся ноги человека. Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от заземлителя, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе оборудования.
