Лекции по "Безопасности жизнедеятельности"

Ток 10-15 мА (при 50 Гц) вызывает сильные и весьма болезненные  судороги мышц рук, которые человек  преодолеть не в состоянии. Такой  ток называется пороговым неотпускающим.

При 25-30 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной  клетки, что приводит к затруднению  и даже прекращению дыхания. При  длительном воздействии такого тока (в течение нескольких минут) может  наступить смерть от прекращения  работы легких.

При 100 мА ток оказывает влияние на мышцы сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию, при которой сердце перестает работать как насос и поставлять кровь органам. В итоге – смерть.

Длительность протекания тока на исход поражения вследствие того, что со временем резко возрастает ток за счет уменьшения сопротивления тела и накапливаются отрицательные последствия воздействия тока на организм.

3. Род и частота тока в значительной мере определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20 – 1000 Гц. При частоте меньше 20 Гц или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается. Токи частотой более 500 000 Гц эл.удара не вызывают но могут быть причиной термического ожога.

При постоянном токе пороговый  ощутимый ток составляет 6-7 мА (вместо 0.6-1.5 мА при 50 Гц), а пороговый неотпускающий ток равен 50-70 мА, фибриляционный – 300 мА.

4. Состояние кожного покрова человека и сопротивление человека; Эл. сопротивление человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей

5. Индивидуальные особенности человека. На сопротивление тела человека оказывают также влияние физическое и психическое состояние. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводит к уменьшению величины сопротивления тела, т.е. поражение током будет более тяжелым, чем в нормальном состоянии. Сопротивление тела человека – величина непостоянная. Оно уменьшается в результате действия тока и при увеличении приложенного напряжения (рис 1.)

проходящего тока. С увеличением  времени воздействия тока сопротивление тела падает (рис 2) за счет возникающих ответных реакций организма (расширение сосудов кожи, повышение потоотделения).

6. Путь протекания  тока. Из всех возможных путей  протекания тока через тело  человека(голова-руки, голова-ноги,рука-нога,нога-рука и т.д.) наиболее опасными являются те, при которых поражается головной или спинной мозг (голова-руки, голова-ноги) сердце и легкие (руки-ноги).

7. Состояние внешней среды. Сопротивление тела зависит от состояния внешней среды: влажности, температуры, запыленности и т.д. При повышении температуры влажности, уменьшения подвижности воздуха изменяется влагоотделение (в т.ч. выделение пота) и уменьшается сопротивление кожного покрова, т.е. увеличивается вероятность поражения током.

8. Влияние схемы сети. Действие эл. тока на человека сказывается при включении тела в эл. сеть (прикосновение к токоведущим частям или нетоковедущим при при повреждении изоляции). Прикосновения возможны двухполюсные(фаза-фаза) и однополюсные (фаза-земля).

а) двухполюсное

б) однополюсное с несовершенной  изоляцией

в) однополюсное при пробое на корпус

г) однополюсное при одновременном  замыкании на землю одной из двух

других фаз

При прикосновении ток  через тело человека I чел зависит  не только от схемы внешней цепи, но и от схемы включения человека в электрическую цепь, от состояния изоляции токопроводящих частей установки, от режима нейтрали источника питания и др. обстоятельств.

Наиболее опасной является схема двухполюсного прикосновения (Рис. 1а и 2а). При этом ток идет по пути рука-рука (самый опасный путь) и будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека, т.е.

I чел = Uл/Rчел , где  Uл = sqrt(3)*Uфаз

При однополюсном прикосновении , которое случается чаще, в исходе поражения немаловажную роль играет режим работы нейтрали, сопротивление изоляции, емкость проводов относительно земли, сопротивление обуви, пола и т.д.

Рис 2б) при прикосновении  к одной из фаз последовательно  с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивление изоляции и емкости относительно земли двух других фаз. В этом случае ток через тело человека ограничивается включенным последовательно с человеком эквивалентным сопротивлением изоляции фаз, состоящим из активной и емкостной составляющей

Рис 2г) при наличии  одновременного замыкания на землю  другой фазы, т.е. когда сопротивление  этой фазы становится маленьким, человек  оказывается под линейным напряжением  аналогично случаю с 2-х полюсным прикосновением.

Iчел = Uфаз * sqrt(3)/(R чел+r зм)

где r зм – малое сопротивление

Рис 2в) при пробое изоляции часть тока замыкания на землю  проходит через тело человека.

Система с изолированной  нейтралью чаще применяется на предприятиях, где сети небольшой протяженности а следовательно небольшая емкость и высокий уровень сопротивления изоляции фаз относительно земли.

На предприятиях с  разветвленной сетью и большой  ее протяженности с т.зр. электробезопасности  предпочтение отдается сети с заземленной  нейтралью (особенно в электроустановках до 1000В).

Рис 1б) человек оказался включенным под фазное напряжение, которое меньше линейного в 1,73 раза (sqrt(3)).

Выводы:

1. Прикосновение человека к исправной фазе в сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме (при замыкании другой фазы на землю) более опасно, чем при нормальном режиме.

2. В период нормальной работы сети более безопасной является, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с заземленной нейтралью.

3. Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды и т.д.), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции (напр. на крупных предприятиях).

4. Сеть с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддержать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна, т.е. сеть малоразветвленная (напр. электротехнические лаборатории, малые предприятия).

5. При напряжении более 1000В по технологическим требованиям сети напряжением до 35кВ включительно имеют изолированную нейтраль, а выше 35кВ – заземленную.

Шаговые напряжения

Напряжение шага или  шаговое напряжение Uш(В) есть разность потенциалов Fx и F(x+a) двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся одна от другой на расстоянии шага «а»и на которых одновременно стоит человек. При этом длина шага принимается = 0,8м. Таким образом:

Uш = Fx – F(x+a)  (1)

Шаговое напряжение представляет собой также падение напряжения в сопротивлении тела человека Rчел

Uш = Iчел * Rчел

где Iчел – ток, проходящий по пути нога-нога

Uш меняется от max до  нуля. Максимальное значение Uш,max будет  при наименьшем расстоянии от  заземлителя, т.е. когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой – на расстоянии шага от него.

Наименьшее значение Uш будет при бесконечно большом  удалении от заземлителя, а практически  за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20м, В этом месте Uш=0.

Прикосновение в 2х-проводных линиях

Категорирование помещений по электробезопасности

Окружающая среда и  окружающая обстановка усиливают или  ослабляют опасность поражения  током. С учетом этого «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) по степени  опасности поражения током делят все помещения на 3 класса:

I. Помещения без повышенной опасности – это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например с деревянными) полами. Например конторские помещения, инструментальные, лаборатории и т.д.

II. Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из следующих 5-ти условий, создающих повышенную опасность:

1.сырость, когда относительная  влажность длительно >75% т.е.  сырые помещения.

2.высокая температура,  когда длительно Т>30 С т.е. жаркие помещения.

3.токопроводящие пыли (угольная, металлическая и т.д.), когда она оседает на проводах, проникает внутрь машин, т.е.  пыльные помещения с токопроводящей  пылью.

4.токопроводящие полы- металлический, земляной, железобетонный, кирпичный и т.д.

5.возможность одновременного  прикосновения человека к заземленным  металлоконструкциям и механизмам  с одной стороны и металлическим  корпусом электрооборудования –  с другой стороны. Например  складские неотапливаемые помещения.

III.Помещения особо опасные

1.особо сырые (влажность  примерно 100%)

2.химически активные  среды, пары или отложения,  разлагающие изоляцию и токоведущие  части электрооборудования.

3.одновременное наличие  2х и больше условий, свойственных  помещениям с повышенной опасностью. Например гальванические цехи, мастерские, испытательные станции, участки работ под открытым небом или под навесом.

Технические способы и средства защиты от поражения  электрическим током

1.Изоляция токоведущих  частей – одна из важнейших  задач обслуживающего персонала электроустановок. Состояние изоляции должно находиться в строгом соответствии с ПУЭ. Эти правила предусматривают для всех видов электроизделий совершенно определенное значение сопротивления изоляции, требуют соответствия класса изоляции изделия номинальному напряжению сети или установки, условиям окружающей среды и т.д.

Для своевременного выявления  дефекта ПУ предусматривают периодические  испытания изоляции и внешний  осмотр.

Для переносного инструмента  применяется двойная изоляция –  устройство в одном токоприемнике двух независимых одна от другой ступеней изоляции, каждая из которых рассчитана на номинальное напряжение. Повреждение одной из них не должно приводить к появлению потенциала на доступных прикосновению металлических частях (например, покрытие металлического корпуса слоем изоляционного материала с хорошей механической и электрической прочностью). На корпусе изделия с двойной изоляцией на видном месте наносится геометрический знак – квадрат в квадрате, что отличает его от обычных изделий.

2. Применение малых  напряжений. Для устранения опасности  поражения током применяют пониженное  напряжение < 36V.

В особо опасных помещениях при особо неблагоприятных условиях (работа в металлическом резервуаре, на токопроводящем полу лежа и т.п.) для переносных ламп требуется напряжение 12V.

3. Электрическое разделение  сетей. В разветвленной электрической  сети с большой протяженностью  исправная изоляция может иметь  малое сопротивление и большую  величину емкости проводов. Это  крайне нежелательно, так как  в сетях до 1000V с изолированной нейтралью утрачивается защитная роль изоляции проводов и усиливается угроза поражения током.

Этот существенный недостаток можно устранить путем защитного  разделения сети, т.е. разделения разветвленной  цепи на отдельные небольшие участки, электрически не связанные между собой.

Разделение осуществляется с помощью специальных разделительных трансформаторов. Тогда у изолированных  участков увеличивается сопротивление  изоляции и уменьшается емкость  проводов.

4. Обеспечение недоступности прикосновения к токоведущим частям осуществляется размещением их на недоступной высоте, ограждением, размещением на изоляторах и т.д. с выполнением регламентированных ПУЭ изоляционных расстояний по воздуху от токоведущих частей до защитных сооружений.

При этом должны быть приняты  доступные меры предосторожности: например,

1) на высоте – соответствующие  ограждения;

2) блокировки;

3) знаки безопасности;

4) предупреждающие плакаты;

5) защитное заземление – это соединение с землей металлических частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановки. Его назначение – устранить опасность поражения людей током.

Принцип действия – уменьшение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования и выравниванием потенциалов за счет увеличения потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по величине к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения –  трехфазные сети с U <= 1 кВ с изолир. нейтралью и > 1000В с любым  режимом нейтрали.

с изолированной нейтралью  с заземленной нейтралью

 

Различают два вида заземления: выносное (сосредоточенное) и контурное (распределенное).

Нельзя применять для  заземления трубопроводы горючих жидкостей  и газов и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых защитной изоляцией (от коррозии).

Согласно ПУЭ сопротивление  защитного заземления в любое  время года не должно превышать:

а) 40 ма – в установках до 1000 В (если мощность источника тока < 100 кВ А, то сопротивление заземления допускается 10 Ом);

б) 0,5 Ом в установках > 1000 В с большими токами замыкания  на землю (> 500 А);

в) 250/I3, но не более 10 Ом –  в установках > 1000 В с малыми токами замыкания на землю и без компенсации емкостных токов.

Если заземляющее устройство используется одновременно для U < 1000 В, то сопротивление заземления не должно превышать 125/I3, но не более 10 Ом.

Контроль защитного  заземления. Недостатки защитного заземления:

а) Не защищает от поражения  электрическим током при непосредственном прикосновении к токоведущим  частям.