На вероятность поражения электрическим током и тяжесть исхода влияет множество факторов, в том числе и окружающая среда, в которой эксплуатируют электроустановки.
В соответствии с ГОСТ 12.1.013—78 все условия, в которых эксплуатируется электрооборудование, подразделяют на: условия с повышенной опасностью; особо опасные условия; условия без повышенной опасности поражения людей электрическим током.
Условия с повышенной опасностью поражения людей электрическим током:
— наличие влажности (пары или конденсат выделяются в виде мелких капель, относительная влажность воздуха превышает 75%);
— наличие проводящей пыли (технологическая и другая пыль, оседая на проводах, проникая внутрь машин и аппаратов и отлагаясь на электроустановках, ухудшает условия охлаждения и изоляции, но не вызывает опасности пожара или взрыва);
— наличие токопроводящих оснований (металл, земля, и т.д.);
— наличие повышенной температуры (длительно 35 °С, кратковременно 40 °С) независимо от времени года и различных тепловых излучений;
— наличие возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.
Особо опасные условия поражения людей электрическим током:
— наличие сырости (дождь, снег, опрыскивание);
— наличие химически активной среды (постоянно или длительно содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования);
— наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности.
Условия без повышенной опасности поражения людей электрическим током — отсутствие условий, создающих повышенную или особую опасность.
Поражение человека электрическим током возможно только при замыкании электрической цепи через тело человека. Это может произойти при:
— двухфазном включении в цепь (рис. 6.6);
— однофазном включении в цепь — провода, клеммы, шины и т.д. (рис. 6.7, 6.8);
— контакте человека с нетоковедущими частями оборудования (корпус станка, прибора), конструктивными элементами здания, оказавшимися
| ffr/VV4 |
140 а
| -С -В А |
под напряжением в результате нарушения изоляции проводки и токо-ведущих частей.
| Рис. 6.6. Двухфазное включение в цепь: а — изолированная нейтраль; б — заземленная нейтраль; А, В, С — фазные провода; PEN — нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединенные в один проводник |
Двухфазное включение в цепь. Наиболее редким, но и наиболее опасным, является прикосновение человека к двум фазным проводам или проводникам тока, соединенным с ними (рис. 6.6). В этом случае человек окажется под действием линейного напряжения Un. Через человека потечет ток по пути «рука — рука», т.е. сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела (i?4).
| 1ч=ил'К |
| 380 В/1000 Ом = 0,38 А = 380 мА. |
Если принять сопротивление тела в 1 кОм, а электрическую сеть напряжением 380/220 В, то ток, проходящий через тело человека,
Это смертельно опасный ток. Тяжесть злектротравмы или даже жизнь человека будет зависеть, прежде всего, от того, как быстро он освободится от контакта с проводником тока.
Чаще встречаются случаи, когда человек одной рукой соприкасается с фазным проводом или частью прибора, аппарата, который
|
| Рис. 6.7. Однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью: а — нормальный режим работы; б — аварийный режим работы (повреждена вторая фаза); Rq — сопротивление заземления нулевого провода; RK — сопротивление замыкания провода на землю |
случайно или преднамеренно электрически соединен с ним. Опасность поражения электрическим током в этом случае зависит от вида электрической сети (с заземленной или изолированной нейтралью).
Однофазное включение в цепь в сети с заземленной нейтралью (рис. 6.7). В этом случае ток проходит через человека
141 по пути «рука — ноги» или «рука — рука», а человек будет находиться под фазным напряжением С/л,.
В первом случае сопротивление цепи будет определяться сопротивлением тела человека (Дч), обуви (R^), основания (i?oc), на котором стоит человек, сопротивлением заземления нейтрали (i?H), и через человека потечет ток
'ч^фЯДч+Доб+Дос+Дн)" Сопротивление нейтрали RH невелико, и им можно пренебречь
по сравнению с другими сопротивлениями цепи.
Примем напряжение сети 380/220 В. Если на человеке надета изолирующая сухая обувь (кожаная, резиновая), он стоит на сухом деревянном полу, сопротивление цепи будет большим, а сила тока по закону Ома невелика.
Например, сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм. Ток, проходящий через тело человека,
/ч = 220 В/(30 000 +100 000 + 1000) Ом = 0,00168 А = 1,68 мА.
Этот ток близок к пороговому ощутимому току. Человек почувствует протекание тока, прекратит работу, устранит неисправность.
Если человек стоит на влажной земле в сырой обуви или босиком, через тело будет проходить ток
1Ч = 220 В/(3000 + 1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.
Этот ток может вызвать нарушение в работе легких и сердца, а при длительном воздействии и смерть.
Если человек стоит на влажной почве в сухих и целых резиновых сапогах, через тело проходит ток
1Ч = 220 В/(500 000 +1000) Ом = 0,0004 А = 0,4 мА.
Воздействие такого тока человек может даже не почувствовать, но небольшая трещина или прокол на подошве сапога может резко уменьшить сопротивление резиновой подошвы и сделать работу опасной.
Перед тем как приступить к работе с электрическими устройствами их необходимо тщательно осмотреть на предмет отсутствия повреждений изоляции. Электрические устройства необходимо протереть от пыли и, если они влажные, — просушить. Мокрые электрические устройства эксплуатировать нельзя! Электрический инструмент, приборы, аппаратуру лучше хранить в полиэтиленовых пакетах, чтобы исключить попадание в них пыли или влаги. Работать надо в обуви. Если надежность электрического устройства вызывает сомнения, надо подстраховаться — подложить под ноги сухой деревянный настил или резиновый коврик. Можно использовать резиновые перчатки.
Второй путь протекания тока возникает тогда, когда второй рукой человек соприкасается с электропроводящими предметами, соединенными с землей (корпусом заземленного станка, металлической
или железобетонной конструкцией здания, влажной деревянной стеной, водопроводной трубой, отопительной батареей и т.п.). В этом случае ток протекает по пути наименьшего электрического сопротивления. Указанные предметы практически накоротко соединены с землей, их электрическое сопротивление очень мало. Поэтому сопротивление цепи равно сопротивлению тела и через человека потечет ток
1Ч = С/ф /R4 = 220 В/1000 Ом = 0,22 А = 220 мА.
Эта величина тока смертельно опасна.
При работе с электрическими устройствами не прикасайтесь второй рукой к предметам, которые могут быть электрически соединены с землей. Работа в сырых помещениях, при наличии вблизи от человека хорошо проводящих предметов, соединенных с землей, представляет исключительно высокую опасность и требует соблюдения повышенных мер электрической безопасности.
В аварийном режиме (рис. 6.7, б), когда одна из фаз сети (другая фаза сети, отличная от фазы, к которой прикоснулся человек) оказалась замкнутой на землю, происходит перераспределение напряжения, и напряжение исправных фаз отличается от фазного напряжения сети. Прикасаясь к исправной фазе, человек попадает под напряжение, которое больше фазного, но меньше линейного. Поэтому при любом пути протекания тока этот случай более опасен.
Однофазное включение в цепь в сети с изолированной нейтралью (рис. 6.8). На производстве для электроснабжения силовых электроустановок находят применение трехпроводные электрические сети с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутствует четвертый заземленный нулевой провод, а имеются только три фазных провода.
-С
| L/-vv>i_ |
-в
| гл гя ' ш ' Ws А>/;/> |
-А
| Са |
| Сс |
Св
AV W W М> Л>/ //Г~Л>/ М7
Рис. 6.8. Однофазное прикосновение в сети
с изолированной нейтралью: а — нормальный режим работы;
б — аварийный режим работы (повреждена вторая фаза)
На этой схеме прямоугольниками условно показаны электрические сопротивления гА, гв, гс изоляции провода каждой фазы и емкости Сд, Св, Сс каждой фазы относительно земли. Для упрощения анализа примем гА = гв = гс = г, а СА = Св =СС = С.
Если человек прикоснется к одному из проводов или к какому-нибудь предмету, электрически соединенному с ним, ток потечет через человека, обувь, основание и через изоляцию и емкость проводов
будет стекать на два других провода. Образуется замкнутая электрическая цепь, в которую, в отличие от ранее рассмотренных случаев, включено сопротивление изоляции фаз. Так как электрическое сопротивление исправной изоляции составляет десятки и сотни кОм, то общее электрическое сопротивление цепи значительно больше сопротивления цепи, образующейся в сети с заземленным нулевым проводом. То есть ток, проходящий через тело человека, в такой сети будет меньше и прикосновение к одной из фаз сети с изолированной нейтралью безопаснее. Ток, проходящий через тело человека,
/.._ и*
г(г + 6Дцч) 9Д2ч(1 + г2й2С2)
где R =ИЧ+ Д0б + ^ос — электрическое сопротивление цепи человека, со = 2nf — круговая частота тока, рад/с (для тока промышленной частоты f = 50 Гц, поэтому со = 100л).
Если емкость фаз невелика (это имеет место для непротяженных воздушных сетей), можно принять С*0 и ток
7ч=3[/ф/(ЗДцч+г).
Например, если сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм, а сопротивление изоляции фаз 300 кОм, ток, который проходит через тело человека (для сети 380/220 В), будет равен
1Ч = 3-220В/[3(30000 + 100000 + 1000) + 300000]Ом =
= 0,00095 А = 0,95 мА. Такой ток человек может даже не почувствовать. Даже если не учитывать сопротивление цепи человека (человек стоит на влажной земле в сырой обуви), проходящий через человека ток будет безопасен:
7Ч = 3 • 220 В/300 000 Ом = 0,0022 А = 2,2 мА.
Для протяженных электрических сетей, особенно кабельных линий, емкостью фаз нельзя пренебрегать (С * 0). Даже при очень хорошей изоляции фаз (г = со) ток потечет через человека через емкостное сопротивление фаз, и его величина будет определяться по формуле:
| ч |
/.- ^
^+(1/6^)2
Таким образом, протяженные электрические цепи промышленных предприятий большой емкости обладают высокой опасностью, даже при хорошей изоляции фаз.
При нарушении же изоляции какой-либо фазы прикосновение к сети с изолированной нейтралью становится более опасным, чем к сети с заземленным нулевым проводом. В аварийном режиме работы (рис. 6.8, б) ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к исправной фазе, будет стекать по цепи замыкания на земле на аварийную фазу, и его величина
Так как сопротивление замыкания R3 аварийной фазы на земле обычно мало, то человек будет находиться под линейным напряжением, а сопротивление образовавшейся цепи будет равно сопротивлению цепи человека R3, что очень опасно.
По этим соображениям, а также из-за удобства использования (возможность получения напряжения 220 и 380 В) четырехпроводные сети с заземленным нулевым проводом на напряжение 380/220 В получили наибольшее распространение.
Рассмотрены далеко не все возможные схемы электрических сетей и варианты прикосновения. На производстве могут быть более сложные схемы электроснабжения, находящиеся под большими напряжениями, а значит, и более опасные. Однако основные выводы и рекомендации для обеспечения безопасности практически такие же.
Снизить ток, протекающий через тело человека в этом случае, можно либо за счет увеличения электрического сопротивления цепи (например, за счет применения СИЗ), либо за счет уменьшения потенциала корпуса и потенциала земли, так как напряжение прикосновения при однофазном включении в цепь
г7пР=Фк-Ч>з-Основными нормативными документами по технике безопасности при производстве электромонтажных работ являются строительные нормы и правила СНиП Ш—4—80* «Техника безопасности в строительстве» и разработанные на их основе Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах.