Основы электробезопасности

Электробезопасность

1. Причины электротравм, действие электричества на человека

Широкое использование электрической энергии во всех отраслях промышленности и быта обуславливает значительную опасность поражения человека электрическим током. Анализ показывает, что количество электротравм в промышленности составляет 0,5−1%, однако, очень высокий процент летального исхода — 15−20%, причем, до 80−85% электротравм со смертельным исходом происходит в сетях с напряжением до 1 000 В.

Анализ основных причин электротравматизма в Украине показывает, что 40−45% электротравм связаны с ненадлежащим уровнем эксплуатации оборудования, приводящим к снижению сопротивления изоляции, появлению напряжения на нетоковедущих его частях. Значительное количество электротравм (25−30%) вызывается неудовлетворительной организацией рабочего места и недостаточным инструктированием лиц, работающих на электроустановках, 30−35% электротравм обусловлено неудовлетворительной конструкцией и монтажом оборудования: наличием открытых токоведущих частей, недостаточным расстоянием между токоведущими частями и металлическими конструкциями оборудования, отсутствием сигнализации, блокировки и т.д.

В строительстве большое количество машин и механизмов приводится в действие с помощью электрической энергии. Электричество применяется для прогрева замороженного грунта, бетона, при электросварке, для освещения.

Основными причинами, приводящими к травматизму являются:

неожиданное появление напряжения там, где его в нормальных условиях не должно быть (корпуса электрического оборудования, щиты и пульты управления и т. д.), что случается в результате пробоя или нарушения изоляции проводов, обмоток;

прикосновение человека к неизолированным токоведущим частям;

недопустимое приближение к частям тоководов, находящихся под напряжением; при этом через тело человека при пробое изоляции, проходит электрический ток;

попадание человека в зону короткого замыкания фазы на землю. При этом по поверхности земли происходит образование электрических потенциалов, что создает предпосылки возникновения шагового напряжения.

Прочие причины: несогласованность и ошибочные действия обслуживающего персонала, отсутствие надзора и т. д.

Статистика показывает, что примерно 50% смертельных случаев при поражении электрическим током происходит в результате прикосновения человека непосредственно к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

2. Влияние электрического тока на организм человека

Механизм поражения человека электрическим током чрезвычайно сложен и связан с нарушением биологических, физических, химических процессов в организме человека. При этом возможны необратимые нарушения функциональной деятельности жизненно важных органов человека.

По вызываемым последствиям электротравмы условно делят на местные повреждения органов (повреждение кожи, тканей, связок, костей) и общие (электрические удары), приводящие к нарушению функционирования всего организма. Около 55% травм — совокупность местных электротравм с электроударом.

Местные электротравмы (явно выраженные): электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, механические повреждения, электрические ожоги (60−65%), различают тепловой контакт и дуговой.

По степени тяжести различают 4 степени электроожогов:

1-я степень — покраснение кожи;

2-я степень — образование пузырей;

3-я степень — обугливание кожи;

4-я степень — обугливание подкожной клетчатки, мышц, сосудов, нервов, костей.

Характерным для электроожога является воздействие кратковременного высокого напряжения или тока большой силы с разрывом цепи (одернув руку).

Электрические знаки (метки) возникают в местах контакта человека с токоведущими частями (затвердевшие пятна ткани, круглой или элипсообразной формы, серого или бело-желтого цвета) в результате механического или химического воздействия тока на ткани. Ощущения боли вначале нет, оно появляется позже.

Электрометаллизация кожи — проникновение в кожу мельчайших частиц металла за счет оплавления металла в электрической дуге (цвет тканей в результате химического воздействия на кровь зеленый или сине-зеленый). Ощущение, как и при ожоге.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз вследствие излучения электрической дуги (покраснение, боли, возможна слепота)

Механические повреждения — возникают вследствие резких непроизвольных сокращений мышц и нервных окончаний под воздействием электротока. В результате могут происходить разрывы мышечных тканей, кровеносных сосудов, нервных тканей, и даже переломы костей.

Наиболее опасным повреждением является — электрический удар. Он приводит к возникновению шока, параличу мышц двигательной системы, мышц желудка, грудной клетки. Это ведет к нарушению или прекращению деятельности всего организма.

Тело человека состоит из клеток, в которых протекают жизненно важные процессы. При воздействии электрического тока биотоки в организме перестают нормально функционировать либо совсем парализуются, что приводит к летальному исходу. При действии тока одним из опаснейших явлений является фибрилляция сердца - разновременные и разрозненные сокращения отдельных волокон сердечных мышц, в результате чего наступает смерть (число сокращений достигает сотен в минуту).

3. Основные факторы, определяющие степень воздействия электрического тока на человека

Возможные последствия поражения зависят от многих факторов:

параметров электрической цепи (напряжения, сопротивления человеческого тела);

величины, частоты и рода тока;

времени воздействия тока на тело человека;

пути прохождения тока через тело человека;

окружающих условий среды (температура, влажность, атмосферное давление, материал полов и др.);

индивидуальных особенностей человека (рис. 3.4 1)

Влияние основных параметров электротока на степень поражения человека

Рассмотрим влияние основных параметров на степень поражения человека. Значение напряжения существенно влияет на величину тока поражения. Однако между этими величинами нет пропорциональной зависимости. Это объясняется нелинейностью электрического сопротивления тела человека. Главным элементом, имеющим наибольшее сопротивление организма человека току, является верхний роговой слой кожи. Его сопротивление колеблется от 600 до 200 000 Ом/см² при сухом и неповрежденном состоянии. Сопротивление потной кожи резко снижается — в отдельных случаях до 1000 Ом и ниже.

Теория объясняет прохождение тока в подкожную область тела через пот и потовые железы в обход рогового слоя, или уменьшением сопротивления контакта между кожей и электродом. Протекание тока через кожу вызывает ее потение, что со временем приводит к возрастанию тока до опасных пределов.

Сопротивление кожи человека уменьшается с увеличением приложенного напряжения. При напряжении 36 В пробой рогового слоя происходит медленно, а при напряжении 380 В пробой наступает мгновенно. Увеличение площади соприкосновения существенно уменьшает переходное сопротивление и увеличивает проходимость.

При снятом верхнем слое сопротивление кожи человека снижается до 1000 Ом/см². Внутренние органы имеют сопротивление в среднем 1000 Ом/см². Учитывая, что это значение наиболее стабильно, за расчетное сопротивление принимается 1000 Ом/см², равное внутреннему сопротивлению тела человека.

Влияет и род тока. Так, при частоте переменного тока 60Гц максимально выдерживаемый человеком ток, при котором можно преодолеть сокращение мышц рук, равен 10 мА (0,01 А), в то время как человек сохраняет ту же способность при постоянном токе 50…80 мА (0,05…0,08 А). Постоянный ток напряжением до 250 В менее опасен, чем равный ему переменный. Однако с повышением напряжения постоянный ток становится более опасным. Частота тока оказывает влияние на степень поражения человека. Наиболее опасен переменный ток промышленной частоты 50…60 Гц.

Одинаковое воздействие на человека оказывают токи 50… 200 Гц-до 10 мА, 1000 Гц — до 20 мА, 7000 Гц-до 35 мА. Чем дольше человек находится под воздействием тока, тем сильнее последствия поражения.

Международные комиссии предлагали ограничить время действия токовой защиты до 0,03 с для токов до 300 мА и принять следующие численные значения:

Время, с 1 0,7 0,5 0,2

Ток, мА 65 75 100 250

На основе исследований и практического опыта можно принять допустимый интервал времени прохождения электрической цепи через тело человека от 0,01 до 2 с.

По последствиям действия на организм человека токи подразделяются на пороговые, отпускающие и удерживающие.

Значения пороговых токов зависят от человека, места соприкосновения с телом человека, напряжения и находятся в пределах от 0,6 до 5 мА (0,005 А), когда человек начинает ощущать протекание тока.

Отпускающими токами считаются такие, при которых человек еще может сам прервать электроцепь, проходящую через его тело. Значение отпускающего переменного тока составляет менее 0,01 А, а постоянного — 0,05…0,07 А.

Удерживающими токами считаются такие, при которых человек не может без помощи извне освободиться, то есть прервать цепь. Здесь мы встречаемся с несоответствием скорости влияния тока и скорости условных рефлексов, когда человек понимает, что он погибает, но понимает это слишком поздно, так как мышцы тела уже парализованы. Значения переменного удерживающего тока находятся в пределах 0,01А, постоянного тока — более 0,07 А.

Поражение человека не происходит при напряжении 12…16 В и силе тока менее 0,01А при благоприятных окружающих условиях, а ток напряжением 36 В, который некоторые исследователи считают безопасным, может оказаться смертельным.

Пример. Человек попал под напряжение 36 В. Сопротивление человека может быть 400, 800, 1000 Ом.

; ;

Как видно, при напряжении 36 В при определенных условиях может произойти несчастный случай со смертельным исходом.

Следует помнить, что на теле человека есть уязвимые участки с пониженным сопротивлением тканей.

И если провод касается уязвимых участков тела, то смерть может наступить при малых напряжениях и токе 10…70 мкА (0,10−0,70 А).

Известны случаи со смертельным исходом при напряжении 15−20 В. В одном случае обнаружены метки на тыльной стороне кисти и большого пальца.

Западногерманский ученый Ульрих предлагает определить смертельную величину тока с учетом опасных точек расчетным путем:

где І - переменный ток с частотой 50 Гц, протекающий через тело человека, мА:

Кн — коэффициент, учитывающий изменение величины тока в зависимости от возможных прикосновений тела человека к сети тока.

Значения коэффициента Кн приведены на схеме (рис. 3.4 1) для различных комбинаций мест приложения напряжения через поврежденную кожу (в скобках даны значения величины Кн при прикосновении двумя руками к местам, находящимся под напряжением).

Если при прикосновении двумя руками к установке, находящейся под напряжением 220 В, 50Гц Кн=0,4 то смертельная величина тока, согласно /3.1/, равна 200 мА (рис. 2).

4. Условия поражения электрическим током

Электродвигатели строительных машин и механизмов и других различных электроустановок питаются трехфазным током, напряжением 380/200 В, а осветительные приборы — однофазным током с напряжением 220/127 В.

Ток может подаваться:

по четырехпроводной сети с изолированной нейтралью;

по четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью;

по трехпроводной сети с изолированной нейтралью;

по трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через большое сопротивление, соизмеримое с сопротивлением изоляции фазных проводов.

Рис. 1. Основные факторы, определяющие степень поражения человека электрическим током

Рис. 2. Схема расположения опасных точек на теле человека.

Сети с изолированной нейтралью применяют в тех случаях, когда имеется возможность контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна (мало разветвленные сети не подверженные воздействию агрессивной среды, находящихся под постоянным надзором квалифицированного персонала — сети небольших предприятий, передвижных электроустановок и т. д.).

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству или через малое сопротивление.

Сети с глухозаземленной нетралью применяются при значительной протяженности и разветвленности, когда невозможно обеспечить высокий уровень изоляции (высокая влажность, агрессивность среды и т. д.), невозможно контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции, либо когда емкостные токи из-за высокой разветвленности достигают опасных значений для человека (сети крупных промышленных предприятий).

Фазные провода А, В, С называются линейными проводами, напряжение между любыми двумя из них 380 В.

Степень опасности и возможность поражения электротоком зависят от условий включения в сеть. (рис. 1).

1. Самым опасным является прикосновение человека к двум различным фазам, находящимся под напряжением. Человек оказывается включенным на полное линейное напряжение в сети и сила тока, проходящего через человека,

где Uл-линейное напряжение сети, В;

Rr-сопротивление тела человека, Ом.

В этом случае при всех напряжениях в сети сила тока Ir>0,01 А, значительно больше удерживающего тока.

При этом в считанные доли, происходит пробой кожного покрова и по телу человека замыкается электрическая цепь. Особо опасно прохождение тока рядом с жизненно важными органами: сердце, грудная клетка, печень и так далее, что может вызвать фибрилляцию сердца, потерю сознания и привести к летальному исходу.

При двухфазном прикосновении ток, проходящий через человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение является одинаково опасным как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при равенстве линейных напряжений этих сетей).

2. При одновременном соприкосновении человека с линейным и нулевым проводом имеет место однофазное включение. Опасность поражения током в этом случае, по сравнению с линейным, в 1,73 меньше и определяется уравнением

Первый и второй случаи еще очень опасны и потому, что ток проходит по кратчайшему пути через руки и жизненно важные органы человека, парализуя их работу. Следует отметить, что прикосновение человека двумя руками к разным проводам происходит редко, чаще одной рукой, т. е. при однофазном включении.

Рис. 3. Схема двухфазного включения: а-сети постоянного и однофазного тока; б-сети трехфазного тока.

3. При однополюсном прикосновении к двухпроводной сети величина тока, проходящего через человека,

где, R_n — сопротивление изоляции пола, Ом;

R_об - сопротивление изоляции обуви, Ом.

4. При однофазном (однополюсном) прикосновении в сети с глухозаземленной нейтралью через тело человека пройдет ток.

где, R_{о -} сопротивление заземления нейтрали, Ом

Рис. 4. Схема однофазного включения при нормальном режиме роботы:

а-трехфазные сети с глухозаземленой нейтралью; б-трехфазные сети с изолированной нейтралью.

Сопротивление заземления нейтрали ничтожно мало и им можно пренебречь R_о = 0, поэтому,

(3.4 6)

т.к. U_ф меньше U_л в, то величина тока поражения будет значительно меньше, чем при двухфазном включении и зависит от величины сопротивления пола и обуви.

5. При однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью величина тока, проходящего через человека, будет меньше, чем при аналогичном включении в сети с глухозаземленной нейтралью (при исправной сети). Это связано с тем, что добавляется сопротивление изоляции (R_A; R_B; R_C) и емкости (С_A; С_B; С_C) фаз.

Если пренебречь емкостным сопротивлением, т. е. С_A = С_B = С_C = 0, то

где, R_u — сопротивление изоляции одной фазы, Ом, R_U = R_A = R_B = R_C

а при R_n = R_об = 0

В случае заземления нейтрали через человека пройдет меньший ток, т. к сила тока существенно зависит от состояния изоляции, подбора полов в помещениях, где установлена электроаппаратура, спецобуви и так далее. Например, сухие полы имеют сопротивление до 1 *10⁶ Омм.

Неучтение влияния сопротивления пола помещения и обуви может привести к несчастному случаю.

Из сравнения приведенных выше формул видно, что ток, проходящий через человека, при условиях, соответствующих формулам (3.4.3 и (3.4 4), будет меньше, так как при однофазном включении ток не проходит через жизненно важные органы.

Выше рассмотрены условия поражения человека при нормальной работе электросети. В случае аварийных режимов (замыкания корпуса или одной из фаз на землю) ток, которой проходит через тело человека при соприкосновении с исправной фазой определяется

где, R_к — сопротивление короткого замыкания, Ом

R_{к -} весьма мало и им можно пренебречь, тогда ток поражения

т.е. ток поражения равен, практически току поражения при двухфазном включении в электрическую цепь, что очень опасно для человека.

В сетях с глухозаземленной нейтралью срабатывает защита при возникновении короткого замыкания.

Поэтому, можно сделать следующие выводы:

в условиях малой протяженности сети и сохранения постоянного высокого сопротивления изоляции, малой вероятности замыкания на землю (при наличии автоматического контроля изоляции на землю) — сети с изолированной нейтралью менее опасны, чем с глухозаземленной;

в условиях разветвленной сети с глухозаземленной нейтралью большой протяженности, когда нет возможности поддерживать постоянно высокий уровень изоляции сети, а при большом количестве потребителей не исключено возникновение замыкания на корпус — сети с глухозаземленной нейтралью имеют преимущество, заключающееся в отсутствии влияния сопротивления сети относительно земли (активного емкостного) на ток поражения и автоматическом отключении участка с поврежденной изоляцией при замыкании на корпус.

5. Опасность при замыкании тоководов на землю

Замыканием на землю называется соприкосновение тоководов или частей электроустановок, которые находятся под напряжением с землей (обрыв тоководов, повреждение изоляции электроустановок и т. д.)

В месте контакта токовода (заземления) происходит растекание тока, по поверхности, что создает на поверхности потенциалы различной плотности. Величина потенциала и характер растекания тока на поверхности земли зависит от формы заземлителя, однородности и электропроводности грунта и силы тока. На рис 3.4 5 показано растекание тока в однофазном изотропном грунте через полусферический одиночный заземлитель. Вследствие однородности грунта, изотропный ток растекается равномерно по поверхности. Плотность тока д в точке А на поверхности грунта на расстоянии х от заземлителя определяется как отношение тока заземления на землю к площади поверхности полусферы радиуса х

Данная поверхность является эквипотенциальной поверхностью.

Потенциал точки А равен суммарному падению напряжения от точки А до земли (бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом)

Согласно закона Ома напряженность электрического поля в точке А равна:

где, — удельное сопротивление грунта, Ом^. м.

После подстановки данного значения получим:

Как видно из зависимости, изменение потенциала точек грунта подчиняется гиперболическому закону.

Человек, попадая в зону растекания тока и соприкасаясь при этом с токопроводящими частями, оказывается под напряжением прикосновения.

При прохождении человека через зону растекания он подвергается воздействию шагового напряжения.

Напряжение прикосновения.

При нахождении человека в зоне растекания (в радиусе 20 м, за указанным расстоянием электрический потенциал, практически, равен нулю) и при прикосновении к заземленным корпусам электрооборудования, которые находятся под напряжением, возникает напряжение прикосновения, равное разнице потенциалов точек контакта (между руками и ногами)

При прикосновении рукой с заземленным корпусом потенциал руки равен потенциалу данного корпуса или напряжению замыкания:

Ноги человека при нахождении в точке А имеют потенциал:

Чем далее удалены ноги человека от места замыкания, тем выше напряжение прикосновения. В общем, виде напряжение прикосновения равно:

где, — коэффициент напряжения прикосновения, который зависит от формы заземлителя и расстояния от него (табличные данные)

Напряжением шага называется разность потенциалов точек земли, отстоящих друг от друга на расстоянии шага человека. Следовательно, человек, не касаясь каких-либо частей электроустановок, может оказаться под напряжением, и ток при этом идет от одной ноги человека к другой. Это происходит потому, что удаленные на разные расстояния от провода точки почвы касаются одновременно ног человека и имеют разные потенциалы (рис. 3.4 5):

;

Тогда напряжение шага

где — удельное сопротивление, Ом см; х — расстояние от провода до одной ноги, м; а — шаг человека, м.

Рис 5. Растекание элетрического потенциала на грунте при коротком замыкании токовода на землю.

Шаг человека обычно принимается 0,8 м. Анализ формулы (3.4 18) указывает на то, что с удалением от источника тока напряжение шага падает и на расстоянии 20 м практически равно нулю. При больших токах замыкания напряжение шага может достигать значений, опасных для жизни человека. Уменьшить опасность поражения током можно устройством контурного заземления (выравниванием потенциалов). Приближаться к лежащему на земле проводу в радиусе 8 м от места замыкания запрещается. При попадании под напряжение шага человек должен быстро выйти из опасной зоны мелкими шагами, почти не отрывая ног от земли.

6. Классификация условий работ (помещений) по степени электроопасности

Существует следующая классификация условий работ по степени электробезопасности (ГОСТ 12. — 1.013−78);

1. Условия с повышенной опасностью:

работа в сырых помещениях с влажностью более 75%;

наличие проводящей пыли;

наличие токопроводящих оснований (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных);

наличие повышенной температуры (длительно 35° С, кратковременно 40° С).

не исключено включение человека в электрическую цепь за счет одновременного соприкосновения с электрооборудованием и металлическими корпусами зданий и сооружений

2. Особо опасные условия:

работа на улице и в очень сырых помещениях с постоянной относительной влажностью, близкой к 100%, со стенами, покрытыми конденсатом;

наличие агрессивной коррозионной среды (паров и вредных газов);

наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности.

3. Условия без повышенной опасности:

это работа в сухих помещениях с относительной влажностью не более 75%

температурой воздуха 5−35° С

с полами, обладающими большим сопротивлением

без токопроводящей пыли.

7. Меры профилактики электротравматизма

Безопасная эксплуатация электрооборудования достигается целым комплексом мер профилактики электротравматизма, которые можно свести к следующим группам: организационные, технические, индивидуальные средства защиты.

Организационные меры электробезопасности.

Безопасная эксплуатация электроустановок включает систему мер безопасности (план мероприятий по выполнению работ, план профилактики при эксплуатации электроустановок).

Предусматривается: назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ; подбор, расстановка и обучение персонала; подготовка оборудования и документации на рабочих местах; проведение инструктажа персонала перед началом работ; выдача наряда-допуска; выполнение организационно-технических мероприятий; соблюдение технологической дисциплины; надзор за выполнением работ; периодический инструктаж на рабочем месте и анализ состояния электробезопасности.

Лица, которые принимаются на работу по обслуживанию электрического оборудования, подлежат медицинскому осмотру, согласно постановления Министерства здравоохранения Украины. Очередность медицинских осмотров — раз в 24 месяца. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, которые имеют квалификационную группу соответственно выполняемой работы.

Занятие по технической подготовке с персоналом проводится по специальной программе. Задачей технической подготовки является изучение персоналом теоретических основ и процессов, работы оборудования, освоение приемов и методов безопасной работы на электроустановках. Проводятся тренировки по отработке практических навыков при возникновении аварийных ситуаций.

Электробезопасность работ в основном зависит от качества обучения, правильной организации рабочего места и своевременного контроля правильности ведения работ.

Обучение электробезопасности работающих старше 18 лет заканчивается присвоением им квалификационной группы.

Установлено пять квалификационных групп по технике безопасности.

I квалификационная группа присваивается неэлектротехническому персоналу, не прошедшему специальную проверку знаний по действующим Правилам: обслуживающему передвижные машины и механизмы с электроприводом, работающему с электроинструментом; водителям автомашин, кранов и уборщикам помещений электроустановок. Стаж работы с электроустановками лиц, имеющих I группу, не нормируется. Они обязаны иметь представление об опасности электрического тока, о мерах безопасности, уметь практически оказать первую помощь пострадавшему.

II квалификационная группа присваивается практикам-электрикам (со стажем работы не менее 6 мес.), электромонтерам, электрослесарям, связистам, мотористам электродвигателей, машинистам кранов, электросварщикам (со стажем не менее 1 мес.); практикантам институтов, технических и ремесленных училищ. Персонал, которому присвоена II группа, должен иметь элементарное представление об электроустановках; отчетливо представлять опасность электрического тока при приближении к токоведущим частям, знать основные меры безопасности при работе с электроустановками, уметь практически применять правила оказания первой помощи.

III квалификационная группа присваивается элетромонтерам, электрослесарям, связистам, оперативному персоналу подстанций; оперативно-ремонтному персоналу электроустановок (со стажем работы 3−6 мес), практикантам институтов, техникумов, начинающим инженерам и техникам (со стажем работы не менее 1 мес. по II группе). Персонал III группы должен иметь познания в электротехнике, знать устройство и вопросы обслуживания электроустановок, отчетливо представлять опасность при работе с электроустановками, знать общие правила техники безопасности и правила допуска к работе с электроустановками, знать специальные правила техники безопасности работ, которые входят в обязанности данного лица, уметь вести надзор за работающими с электроустановками, уметь практически оказать первую помощь пострадавшему.

IV квалификационная группа присваивается электромонтерам, связистам, оперативному персоналу подстанций, оперативно-ремонтному персоналу цеховых электроустановок (со стажем работы не менее года по III группе), начинающим инженерам и техникам (со стажем не менее 2 мес. по III группе) инженерам по технике безопасности (с производственным стажем не менее 3 лет). Персонал IV группы должен иметь познания в электротехнике в объеме специализированного профтехучилища, иметь полное представление об опасности при работах с электроустановками, знать Правила пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках, уметь проверять выполнение мер безопасности, организовать безопасное проведение работ и вести надзор за ними в электроустановках напряжением до 1000 В, знать правила оказания первой помощи.

V квалификационная группа присваивается электромонтерам, электрослесарям, мастерам, техникам и инженерам-практикам (с общим стажем не менее 5 лет). У мастеров, техников, инженеров с законченным средним или высшим техническим образованием общий стаж должен быть не менее 6 мес. Персонал V группы должен знать схемы оборудования своего участка, знать Правила пользования и испытания защитных средств, применяемых в электроустановках, иметь представление о том, чем вызвано требование того или иного пункта, уметь организовать безопасное производство работ и вести надзор за ними в электроустановках любого напряжения, знать правила оказания первой помощи, уметь обучать персонал других групп правилам техники безопасности и оказанию первой помощи.

По окончании обучения, при назначении на работу проверка знаний производится квалификационной комиссией в составе не менее трех человек. Согласно ГОСТ 12.1 013−78, в строительно-монтажной организации должен быть назначен инженерно-технический работник, имеющий квалификационную группу по технике безопасности не ниже IV, ответственный за безопасную эксплуатацию электрохозяйства организации.

Периодическая проверка знаний ПТЭ, ПТБ, должностных лиц проводится:

1 раз в год — для электротехнического персонала, непосредственно обслуживающего действующие электроустановки и проводящего в них наладочных и др. работ;

1 раз в три года — для ИТР, не относящегося к группе персонала, подвергающегося проверке 1 раз в год, а также инженеров по технике безопасности, допущенных к инспектированию электроустановок.

Технические меры электробезопасности

К техническим мерам профилактики электротравматизма относятся:

снятие напряжения;

электроизоляция оборудования;

применение пониженного напряжения;

применение защитного заземления и зануления электрооборудования;

защитное отключение, защитная блокировка;

применение защитных средств.

Снятие напряжения.

Эффективной мерой безопасности при обслуживании и ремонтных работах на электроустановках является снятие напряжения (обесточивание).

Все работы под напряжением по степени опасности можно разделить на четыре категории:

работы при полном снятии напряжения, когда на всех токоведущих частях установки снято напряжение и вход на соседнюю электроустановку, находящуюся под напряжением, закрыт на замок;

работа с частичным снятием напряжения характеризуется снятием напряжением только с участков, где производится работа, или полном снятием при незакрытом на замок входе в соседнюю электроустановку, находящуюся под напряжением;

работа, без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением (необходимо принимать меры, исключающие приближение людей к токоведущим частям);

работа без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением (исключено случайное приближение людей, — непрерывный надзор за опасной зоной)

В зависимости от напряжения и категории работ и в соответствии с нарядом-допуском рабочим выдаются защитные средства, организуется соответствующим образом рабочее место (устанавливается ограждение, вывешиваются плакаты, проверяется отсутствие напряжения, подсоединяются переносные заземления, устанавливается контроль за ведением работ).

Вид снятия напряжения определяется характером и объемом профилактических работ на электроустановках, а также опасностью электрического травмирования работников, не задействованных в данных работах.

Там, где позволяют условия, производится полное снятие напряжения с технологической линии, цеха или участка.

Частичное обесточивание предусматривает снятие напряжения с ограниченной части технологической линии и участка ведения работ. Решение о снятии напряжения принимает лицо, ответственное за электрохозяйство предприятия из числа ИТР энергослужбы с учетом требований ПТЭ, ПТБ, ПУЭ, по согласованию с администрацией предприятия.

Лицо, ответственное за снятие напряжения, обязано обеспечить:

системный контроль за снятием напряжения;

организацию и своевременное проведение ППР и профилактических испытаний электрооборудования, аппаратуры и сетей;

обучение, инструктаж и выдачу наряд-допуска на ведение работ;

наличие и своевременную проверку средств защиты.

Для подготовки рабочего места при работах со снятием напряжения выполняют в указанной последовательности, следующие технические мероприятия:

проводят необходимые отключения и принимают меры, исключающие ошибочное или произвольное включение;

устанавливают ограждение рабочего места и вывешивают предупредительные знаки на приводах ручного и дистанционного управления «не включай, работают люди» ;

проверяют отсутствие напряжения на токоведущих частях, на которые накладывают заземление для защиты работающих от поражения электротока;

ограждают при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части;

проверяют отсутствие напряженности в электроустановках указателями напряжения, исправность которых контролируют перед применением с помощью приборов ППИ-4.

Электроизоляция электроустановок и тоководов и ее контроль.

Электрическая изоляция — это слой покрытия диэлектрика или диэлектрик, которым покрывается поверхность токоведущих частей, тоководов, или которыми токоведущие части отделяются друг от друга. Изоляция должна обладать высокими диэлектрическими свойствами, прочностью и сопротивляемостью к изменениям температурно-влажностной среды.

В электроустановках применяются следующие виды изоляции: рабочая, дополнительная, двойная и усиленная.

Рабочая изоляция обеспечивает нормальную работу электроустановок и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительная - предусматривается как дополнение к рабочей для защиты от поражения электрическим током, в случаях ее повреждения.

Двойная изоляция состоит из двух независимых одной от другой рабочей и дополнительной изоляции. Рабочую (функциональную) называют основной изоляцией т. к она должна обеспечить электробезопасность работающих (изоляция обмоток машин, жил тоководов и т. д.). Дополнительной изоляцией может быть пластмассовый корпус машины, изолирующие втулки, блоки и т. д.

При двойной изоляции заземление или зануление металлических частей запрещается, так как этим шунтируется дополнительная изоляция, и ее преимущества сводится на нет. Соединение корпуса машины, имеющей двойную изоляцию с заземляющим устройством недопустимо, так как это снижает безопасность работающего.

Усиленная — это улучшенная рабочая изоляция, которая обеспечивает такой же уровень защиты, как и двойная.

Как правило, двойная изоляция применяется для выключателей, розеток, вилок, патронов ламп, переносных светильников, электрифицированного ручного инструмента, электроизмерительных приборов и некоторых бытовых приборов. Область применения двойной электроизоляции — электроустановки небольшой мощности. Она является действенным защитным средством.

Согласно ПУЭ, сопротивление изоляции электроустановок должно быть не менее 1000Ом на 1 В рабочего напряжения. Так для сетей переменного напряжения 380/220 В сопротивление изоляции должно быть не менее 380 кОм. Для электросетей напряжением до 1000 В сопротивление изоляции токопроводных частей должно быть не ниже 0,5 МОм.

Следует учитывать, что в процессе эксплуатации изоляция претерпевает различные изменения: старение, механические повреждения, растрескивание от перепада температурно-влажностной среды. Поэтому электроизоляция подлежит систематическому осмотру и испытаниям согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и Правилам техники безопасности (ПТБ).

Сопротивление изоляции электрооборудования назначается в зависимости от электрической мощности электроустановки, Ом

где, U — напряжение, В; N — мощность, Вт.

В зависимости от вида электроизоляции электротехнические изделия подразделяются на следующие классы: 0, 01, І, ІІ, ІІІ при этом:

к классу 0 относятся изделия, в которых имеется рабочая изоляция, но отсутствует элементы для заземления (если они не относятся к классу ІІ или ІІІ);

к классу 01 относятся изделия, имеющий рабочую изоляцию и элемент для заземления, а также провод без заземляющей жилы для подсоединения к источнику питания;

к классу І относятся изделия, имеющие рабочую изоляцию и элемент для заземления, а также провод для подсоединения к источнику питания с заземляющей жилой и вилку с замыкающим контактом;

к классу ІІ относятся изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию и не имеющие элементов для заземления;

к классу ІІІ относятся изделия, в которых отсутствуют внутренняя и внешняя электрические цепи с напряжением более 42 В.

Изделия, получающие питание от внешнего источника относятся к ІІІ классу в том случае, если они предназначены для присоединения непосредственно к источнику питания с напряжением не выше 42 В.

Электрическое разделение сети. Разветвленные электрические сети большой протяженности имеют значительную электрическую емкость. При этом даже прикосновение к одной фазе является очень опасным. Однако если сеть разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые обладают небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоляции, то опасность поражения резко снижается. Электрическое разделение сетей осуществляется путем подключения отдельных электроустановок через разделительные трансформаторы. Область применения защитного разделения сетей — электроустановки напряжением до 1000 В, эксплуатация которых связана с повышенной опасностью (в передвижных установках, ручном электрифицированном инструменте и т. д.)

Защитные ограждения. Важную роль в обеспечении электробезопасности работающих играет вынесение, по возможности, электрооборудования с рабочей зоны: размещение в местах, исключающих контакт, и на недостижимой высоте (в первую очередь, токоведущих частей и приводов). При этом отдается предпочтение дистанционному управлению технологическими процессами со специально оборудованных пунктов управления. Высоту расположения проводов воздушных линий электропередачи назначают с учетом напряжения (табл. 1).

Для исключения возможного контакта или опасного приближения к неизолированным токоведущим частям предусматриваются стационарные ограждения: сплошные и сетчатые. Сплошные ограждения применяются в электроустановках до 1000 В в виде крышек, кожухов и т. д. Сетчатые ограждения имеют двери, которые закрывают на замок. Часто применяют при ведении профилактических работ переносные ограждения: щиты, изолирующие колпаки, изолирующие накладки. Они также оборудуются дверьми или крышками, которые закрываются на замок или обеспечены защитной блокировкой. Под блокировкой понимают автоматическое устройство, при помощи которого предотвращается попадание людей под напряжение в результате ошибочных действий. По принципу действия различают: механическую, электромагнитную и электрическую блокировки.

Таблица 1. Минимальное расстояние (м) по вертикали проводов воздушной линии электропередач при нормальном режиме работы от поверхности земли.

В механической блокировке (МБ) с помощью самозапирающихся замков, защелок и других механических приспособлений прерывается электрическая цепь при открытии его токоведущих частей, что исключает включение оборудования при снятии крышек, дверей в рубильниках, пускателях, автоматических выключателях.

В электромагнитной блокировке (ЭМБ) электромагнитные замки запирания, выключателей, разъединителей и заземляющих ножей обеспечивают определенную последовательность включения и выключения. Это исключает возможность возникновения опасных ситуаций — включения и выключения разъединителя под напряжением и т. д.

Электрическая блокировка (ЭБ) применяется в технологических электроустановках напряжением до 1000 В. С помощью электрических контактов осуществляется отключение напряжения при наличии открытых ограждений, дверей или кожухов, крышек.

Пониженное (малое напряжение). Одной из мер электробезопасности является применение пониженного напряжения с учетом возможной работы оборудования, приборов, аппаратуры. Так при работе всей осветительной техники применяется напряжение не выше 127/220 В. А при работе с переносным электроинструментом, а также с ручными переносными светильниками — напряжение 36 или 42 В. В помещениях с повышенной электробезопасностью, особо опасных и взрывопожароопасных помещениях, напряжение не должно превышать 12 В.

Источниками малого напряжения (12, 24, 36 и 42В) могут быть аккумуляторные батареи, понижающие трансформаторы, преобразователи частот.

При этом применение автотрансформаторов, реостатов для понижения напряжения запрещается из-за связи сетей малого и высокого напряжения.

Для снижения опасности применения понижающих трансформаторов вторичную обмотку и корпус трансформатора заземляют или проводят зануление.

Защитное заземление, зануление. Безопасная работа с электроустановками обеспечивается устройством заземления, зануления (в сетях до 1000В) и защитного отклонения.

Область применения. Согласно ГОСТ 12.1 013−80 и ГОСТ 12.1 030−80 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление», ГОСТ 12.1 019−79 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты», заземление или зануление следует выполнять:

при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока в сетях электроустановок в любых помещениях (в том числе, помещения без повышенной опасности);

при номинальном напряжении 36 В и выше (по ГОСТ 12.1 013−80), 42 В и выше (по ГОСТ 12.1 030−81) переменного тока и 110 В и выше постоянного тока электроустановок в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных помещениях, в наружных электроустановках;

при любом номинальном напряжении переменного и постоянного тока электроустановок во всех взрывоопасных условиях.

Части электроустановок, которые подлежат заземлению или занулению:

металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников, передвижные электроустановки, переносные электроустановки;

каркасы, РЩ, ЩУ и шкафы, а также съемные или открывающиеся части, если на них установлено электрооборудование напряжением выше 42 В переменного тока или напряжением выше 110 В постоянного тока;

приводы электрических аппаратов;

вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

металлические РУ, металлические небольшие конструкции, металлические соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, трубы электропроводки и т. д.;

железобетонные опоры ЛЭП.

Заземление электрооборудования. По своему функциональному назначению заземление делится на три вида - рабочее, защитное, заземление молниезащиты.

К рабочему заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов и генераторов, глухое или через дугогасящий реактор.

Защитное заземление выполняется для обеспечения безопасности, в первую очередь, людей.

Заземление молниезащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников и молниеотводов (стержневых или тросовых).

Защитное заземление должны выполнять свое назначение в течение всего года, тогда как заземление, молниезащиты — лишь в грозовой период.

Назначение защитного заземления. Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током людей при соприкосновении с металлическими частями электрооборудования, оказавшимся под напряжением. Принцип действия защитного заземления состоит в снижении до безопасного уровня напряжений прикосновения и шага, вызванных замыканием на корпус электрооборудования. Достигается это уменьшением потенциала заземленного оборудования за счет малого сопротивления заземлителя, а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором находится человек и заземленного оборудования за счет подъема потенциала основания до уровня потенциала заземленного оборудования.

Защитное заземление — это параллельное включение в электрическую цепь заземлителя со значительно меньшим сопротивлением R_з<_r (рис. 4, 6).

В сетях с напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом, при напряжении выше 1000В — не более-0.5 Ом.

При таком включение в электрическую цепь ток, проходящий через человека, будет равен:

где, R_r — сопротивление тела человека, Ом

I_{общ -} общий проходящий ток через два заземлителя (тело человека и заземлитель), Ом;

R_общ - общее сопротивление заземлителей, Ом.

Рис 6. Защитное заземление: а — схема заземления корпуса электрооборудования; б — эквивалентная электрическая схема.

После подстановки значений R_общ и I_общ в формулу получим Пример.

Определить величину поражающего тока при однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью.

Допустим, что сопротивление пола и обуви: R_п = R_об = 0 R_u = 3000 Ом

При отсутствии заземления ток поражения:

А При наличии защитного заземления:

А Как видим, ток поражения при наличии заземляющего устройства значительно меньше удерживающего.

Защитное заземление применяется в электроустановках напряжением до 1000 В переменного тока с изолированной нейтралью или с изолированным выводом источника однофазного тока, а также электроустановках в напряжением до 1000 В в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой.

Заземление установок заключается в соединении с землей их металлических частей (нормально не находящихся под напряжением) с заземлителем, имеющим малое сопротивление растеканию тока.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей, заземляющих шин и проводов, соединяющих корпуса электроустановок с заземлителями.

В зависимости от расположения заземлителей относительно заземленного оборудования, заземляющие устройства подразделяют на выносные и контурные (рис. 7). Заземлители выносного заземляющего устройства выносятся на некоторое удаление от заземляемого оборудования. Контурное заземляющее устройство обеспечивает более высокую степень защиты, так как заземлители располагаются по контуру всего заземляемого оборудования.

Рис. 7. Выносное (а) и контурное (б) заземления:

1-электроды (заземлители); 2-токовды (шины); 3-электроустановки На практике заземление осуществляется в следующем порядке:

выбирается заземляющее устройство (искусственное или естественное);

рассчитывается заземляющее устройство;

отдельные электроды (заземлители) объединяются в одно общее заземляющее устройство;

корпуса электроустановок соединяются с заземляющим устройством;

составляется документация для приемки заземляющего устройства в эксплуатацию.

При выборе заземляющего устройства часто используют, естественные заземлители, которыми служат трубопроводы, проложенные в земле и имеющие хороший контакт с грунтом, стальные трубы электропроводов. При строительстве промышленных зданий в качестве естественных заземлителей могут быть использованы металлические каркасы зданий.

Трубопроводы для горючих жидкостей и взрывоопасных газов использовать в качестве заземлителей запрещается. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу (в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования).

При использовании железобетонных фундаментов в качестве заземлителей сопротивление растеканию тока заземляющего устройства определяется по формуле где Qэ — удельное эквивалентное электрическое сопротивление земли, Ом м;

s — площадь, ограниченная периметром здания, м².

Удельное эквивалентное электрическое сопротивление

,

где Q1; Q2-удельное электрическое сопротивление соответственно верхнего и нижнего слоя земли, Ом-м; h1-толщина верхнего слоя земли, м;, -безразмерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электрических сопротивлений слоев земли. Если Qi>Q2, то =3,6, =0,1; если Q1², =0,310^-2.

Под верхним слоем следует понимать слой земли, удельное сопротивление которого Q1 более, чем в два раза, отличается от удельного электрического сопротивления нижнего слоя Q2. Расчет заземляющего устройства начинается с определения сопротивления грунта (сопротивление 1 см ³ грунта). Значения удельных сопротивлений различных грунтов могут быть названы лишь приблизительно, так как зависят не только от вида грунта, но и от его влажности и атмосферных условий. Примерные значения удельного сопротивления некоторых грунтов в естественных условиях приведены ниже:

Вид грунта Удельное сопротивление

p, Ом м Песок 400 и более Супесок 300

Суглинок 100

Глина 60

Чернозем 50

Торф 20

Удельное сопротивление земли на глубине нескольких метров от поверхности сильно колеблется, увеличиваясь из-за высыхания к концу сухого лета и промерзания зимой.

Измеренное (табличное) удельное сопротивление грунта следует привести к расчетному значению

(3.4 27)

где Q - измеренное (табличное) значение сопротивления грунта, Ом-м;. k - сезонный коэффициент земли, учитывающий возможное увеличение удельного сопротивления слоя.

Значение k зависит от климатической зоны и равно от 1,5 до 7. Различают три климатические зоны, соответствующие северной, средней и южной полосе европейской части СНГ.

Исходя из условий работы, выбирается конструкция заземлителя (электрода) и определяется сопротивление заземлителя растеканию тока в грунт. Формулы для определения сопротивления заземлителя приведены в табл. 2.

Если в качестве заземлителя применяется угловая сталь, то в формулу для определения ее сопротивления подставляется приведенный диаметр d==0,95 b, где b-ширина полосы или полки угловой стали.