Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях

Рейтинг:

Итоги рейтинга 1.57/5 1 2 3 4 5

1.6/5 (7 голосов)

Степень опасности и исход поражения электрическим током зависят: от схемы «подключения» человека в электрическую цепь; на электрической сети:

трехфазная четырехпроводная с заземленной нейтралью;

трехфазная с изолированной нейтралью.

Нейтральной точкой трансформатора (генератора) называют точку соединения обмоток питающего трансформатора. При нормальном режиме работы электрической сети в этой точке напряжение равно 0. Нейтраль источника питания может быть заземленная и изолированная от земли, это определяет режим ее работы. Заземление нейтрали называют рабочим заземлением R₀.

Выбор схемы сети и режима нейтрали источника тока осуществляют в зависимости от технологических требований и условий безопасности.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как эта сеть характеризуется двумя напряжениями - линейным и фазным (380/220 В). Линейным напряжением 380 В питают силовую нагрузку - включают электродвигатели производственного оборудования между фазными проводами. Фазное напряжение = 220 В используют для осветительной установки - подключают лампы между фазным и нулевым проводами. Линейное напряжение всегда больше фазного в 1,73 раза.

По условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети, обеспечивающий незначительную емкость проводов относительно земли. Это могут быть малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить высокий уровень изоляции электроустановки или нельзя быстро отыскать и устранить ее повреждение.

В силу специфики и незначительной мощности производства по сравнению с другими предприятиями пищевой промышленности на предприятиях общественного питания могут быть использованы одно- и двухфазные сети с заземленной нейтралью, а при эксплуатации средств малой механизации при погрузочно-разгрузочных работах рекомендуют электрическую сеть с изолированной нейтралью. Степень электробезопасности в таких сетях возрастает за счет большого сопротивления изоляции электропроводов по отношению к земле.

Поражение человека электрическим током может быть вызвано однополюсным (однофазным) или двухполюсным (двухфазным) прикосновением к токоведущей части установки.

Однофазное подключение является менее опасным, чем двухфазное, однако оно возникает значительно чаще и является основной причиной электротравматизма. На исход поражения в этом случае оказывает решающее влияние режим нейтрали электросети.

При прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью (рис.) последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивления изоляции и емкости относительно земли двух других неповрежденных фаз.

Рис. Однополюсное прикосновение к сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы

При нормальной работе электросети напряжение нейтрали источника питания по отношению к земле равно нулю. Напряжения фаз относительно земли одинаковы и равны фазным напряжениям источника питания.

Сопротивление изоляции проводов никогда не равно бесконечно большой величине, обязательно имеют место токи утечки.

Провода и земля в этом случае являются как бы обкладками конденсатора, между которыми возникает электрическое поле. Чем более протяженная электрическая сеть, тем больше ее емкость.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как эта сеть характеризуется двумя напряжениями - линейным и фазным (380/220 В). Линейным напряжением 380 В питают силовую нагрузку - включают электродвигатели производственного оборудования между фазными проводами. Фазное напряжение = 220 В используют для осветительной установки - подключают лампы между фазным и нулевым проводами. Линейное напряжение всегда больше фазного в 1,73 раза.

По условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети, обеспечивающий незначительную емкость проводов относительно земли. Это могут быть малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить высокий уровень изоляции электроустановки или нельзя быстро отыскать и устранить ее повреждение.

В силу специфики и незначительной мощности производства по сравнению с другими предприятиями пищевой промышленности на предприятиях общественного питания могут быть использованы одно- и двухфазные сети с заземленной нейтралью, а при эксплуатации средств малой механизации при погрузочно-разгрузочных работах рекомендуют электрическую сеть с изолированной нейтралью. Степень электробезопасности в таких сетях возрастает за счет большого сопротивления изоляции электропроводов по отношению к земле.

Поражение человека электрическим током может быть вызвано однополюсным (однофазным) или двухполюсным (двухфазным) прикосновением к токоведущей части установки.

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

С увеличением сопротивления изоляции опасность поражения электрическим током уменьшается.

При аварийном режиме работы этой же сети, когда возникает глухое замыкание фазы на землю, напряжение в нейтральной точке может достигать фазного напряжения, напряжение неповрежденных фаз относительно земли становится равным линейному напряжению. В этом случае, если человек прикоснется к одной фазе, он окажется под линейным напряжением, через него пойдет ток по пути «рука - нога». В данной ситуации на исход поражения сопротивление изоляции проводов не играет никакой роли. Такое поражение током чаще всего приводит к летальному исходу.

На предприятиях, где сети разветвленные и имеют значительную протяженность, а следовательно, большую емкость, система с изолированной нейтралью теряет свое преимущество, так как увеличивается ток утечки, снижается сопротивление участка фаза-земля. С точки зрения электробезопасности в таких случаях предпочтение отдается сети с заземленной нейтралью (рис.).

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

Сопротивлением земли, как и в случае электрической сети с изолированной нейтралью, можно пренебречь.

Примеры свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях однофазное подключение человека в сеть с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сеть с заземленной нейтралью.

Наиболее опасным является двухфазное подключение человека в электрическую сеть, так как он попадает под линейное напряжение сети вне зависимости от режима нейтрали и условий эксплуатации сети.

Случаи двухфазного прикосновения происходят редко и преимущественно в электроустановках до 1000 В при работах на щитах и сборках, при эксплуатации оборудования с неизолированными токоведущими частями и т. п.

7. Шаговое напряжение — напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим в земле или токопроводящем полу, и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола), находящимися на расстоянии одного шага человека. Шаговое напряжение зависит от длины шага, удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока. Опасное шаговое напряжение может возникнуть, например, около упавшего на землю провода под напряжением или вблизи заземлителей электроустановок при аварийном коротком замыкании на землю (допустимые значения сопротивления заземлителей и удельное сопротивление грунта нормируются для того, чтобы избежать подобной ситуации).^[1]

При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и, как следствие, падение человека на землю. Ток начинает проходить между новыми точками опоры — например, от рук к ногам, что чревато смертельным поражением. При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками («гусиным шагом») или прыжками.

Особо опасно шаговое напряжение для крупного рогатого скота, так как расстояние между передними и задними ногами у этих животных очень велико и, соответственно, велико напряжение, под которое они попадают. Нередки случаи гибели скота от шагового напряжения.

8. Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (металлоконструкция зданий и др.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления — устранение опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения его к металлическому корпусу электрооборудования, который в результате нарушения изоляции оказался под напряжением.

9. Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или его эквивалентом.

10. По защите от проникновения персонала к токоведущим и движущимся частям и от проникновения внутрь предметов и пыли электрооборудование делится на следующие Классы:

0 - защита отсутствует (открытое исполнение);

1 - защита от касания рукой;

2 - защита от касания пальцем;

3 - проволока диаметром 2,5 мм не проникает в оболочку (защищенное исполнение);

4 - проволока диаметром 1 мм не проникает в оболочку (пылезащищенное исполнение);

5 - порошок с размером частиц 50 мкм, проникший в оболочку, не нарушает работу оборудования (закрытое исполнение);

6 - порошок с размером частиц 50 мкм не проникает в оболочку (герметичное исполнение).

По защите от проникновения воды электрооборудование делится на следующие классы:

0 - защита отсутствует;

1 - защита от вертикально падающих капель конденсата воды;

2 - защита от капель, падающих под углом до 15° от вертикали;

3 - защита от дождя с падением капель под углом до 60° от вертикали (водозащищенное исполнение);

4 - защита от брызг, попадающих с любого направления (брызгозащищенное исполнение);

5 - защита от струй с любого направления (струезащищенное исполнение);

6 - защита от условий, существующих на палубе судна {водонепроницаемое исполнение);

7 - защита от воды при погружении в нее.

Клacc защиты оборудования обозначается на оболочке в виде латинских букв IР (International Protection). И двух цифр, первая из которых соответствует классу оборудования по проникновению внутрь его твердых предметов, а вторая - по проникновению воды. Например IP 23 – означает, что оболочка электрооборудования предохраняет персонал от прикосновения пальцем к токоведущим или движущимся частям данного оборудования и от дождя, падающего на оболочку под углом не более 60°.

11. Электрозащитные средства. Термины и определения.

Электротехнический термин - слово, а чаще это сочетание слов, наиболее точно и однозначно определяющее понятие и его индивидуальные характеристики, свойства и отличия, порядок взаимодействия с другими понятиями употребляемыми в электротехнике. Электротехнические термины - специальные обозначения характерные для электроэнергетики, определяющие предметы, явления, их свойства.

Определение - логическая операция установления смысла термина.

Терминология, в части электрозащитных средств, обязательна к знанию для всего электротехнического, оперативного и административно - технического персонала, обслуживающего электроустановки всех классов напряжения.

Большое внимание в понимании определений и классификаций электрозащитных средств уделяется при приёмке экзаменов по технике безопасности, эксплуатации электроустановок и присвоении групп допуска.

Приведённые термины и определения описывают средства защиты, используемые в электроустановках организаций, независимо от форм собственности и организационно-правовых форм. Все термины и определения соответствуют приведённым в "Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках" СО 153-34.03.603-2003.

Средство защиты работающего

Средство, предназначенное для предотвращения или уменьшения воздействия на работающего опасных и (или) вредных производственных факторов.

Средство коллективной защиты

Средство защиты, конструктивно и (или) функционально связанное с производственным процессом, производственным оборудованием, помещением, зданием, сооружением, производственной площадкой.

Средство индивидуальной защиты

Средство защиты, используемое одним человеком.

Электрозащитное средство

Средство защиты от поражения электрическим током, предназначенное для обеспечения электробезопасности.

Основное изолирующее электрозащитное средство

Изолирующее электрозащитное средство, изоляция которого длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановки и которое позволяет работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением.

Дополнительное изолирующее электрозащитное средство

Изолирующее электрозащитное средство, которое само по себе не может при данном напряжении обеспечить защиту от поражения электрическим током, но дополняет основное средство защиты, а также служит для защиты от напряжения прикосновения и напряжения шага.

Напряжение прикосновения

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека.

Напряжение шага

Напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

Безопасное расстояние

Наименьшее допустимое расстояние между работающим и источником опасности, необходимое для обеспечения безопасности работающего.

Указатель напряжения

Устройство для определения наличия или отсутствия напряжения на токоведущих частях электроустановок.

Сигнализатор наличия напряжения

Устройство для предупреждения персонала о нахождении в потенциально опасной зоне из-за приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на опасное расстояние или для предварительной (ориентировочной) оценки наличия напряжения на токоведущих частях электроустановок при расстояниях между ними и работающим, значительно превышающих безопасные.

Работа без снятия напряжения

Работа, выполняемая с прикосновением к токоведущим частям, находящимся под напряжением (рабочим или наведенным), или на расстояниях от этих токоведущих частей менее допустимых.

Зона влияния электрического поля

Пространство, в котором напряженность электрического поля промышленной частоты превышает 5 кВ/м.

Плакат (знак) безопасности

Цветографическое изображение определенной геометрической формы с использованием сигнальных и контрастных цветов, графических символов и (или) поясняющих надписей, предназначенное для предупреждения людей о непосредственной или возможной опасности, запрещения, предписания или разрешения определенных действий, а также для информации о расположении объектов и средств, использование которых исключает или снижает воздействие опасных и (или) вредных факторов.

Напряженность неискаженного электрического поля

Напряженность электрического поля, не искаженного присутствием человека и измерительного прибора, определяемая в зоне, где предстоит находиться человеку в процессе работы.

Экранирующее устройство

Средство коллективной защиты, снижающее напряженность электрического поля на рабочих местах в электроустановках, находящихся под напряжением.

13. Защита от статического электричества

Статическим электричеством называется совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрика или на изолированных проводниках.

Оно возникает в технологических процессах, сопровождающихся трением, измельчением, разбрызгиванием, распылением, фильтрованием и просеиванием веществ. При этом на самих материалах и на оборудовании образуется электрический потенциал в тысячи и десятки тысяч вольт. Приобретение телами избыточного заряда связано с явлением контактной электризации.

Кроме того, оно возникает при соприкосновении тел, различающихся по температуре, концентрации заряженных частиц, энергетическому состоянию атомов, шероховатости поверхности и другим параметрам. При этом происходит перераспределение между ними электрических зарядов.

Заряд в значительной степени зависит от электрической емкости материала, на котором он возникает, относительно земли. Наибольшей емкостью по отношению к земле обладают изолированные проводящие объекты и энергия искрового разряда с них на заземленную поверхность бывает достаточной для воспламенения большинства парогазовых и пылевоздушных смесей, а электрические разряды с диэлектрических поверхностей, вследствие отсутствия проводимости, обладают малой энергией.

Проводящими объектами могут быть металлические обрезиненные материалы, вращающиеся части технологического оборудования, люди, работающие с наэлектризованными материалами. Заряжение таких объектов может происходить двумя путями: непосредственный контакт с наэлектризованными материалами и индуктивное заряжение, а также при смешанном заряжении.

К контактному заряжению относится электризация при перекачивании углеводородных топлив, растворителей по трубопроводам. Изолированные от земли тела, попадая во внешнее электрическое поле, способны приобретать заряд за счет электрической индукции. Особенно опасна индуктивная электризация проводящих объектов, так как при разряде с них выделяется большое количество энергии.

Смешанное заряжение происходит при поступлении наэлектризованного материала в емкости, изолированные от земли, что наиболее распространено при заливке горючих жидкостей в резервуары, цистерны, бочки, при подаче тканей, пленок, резиновых клеев в передвижные емкости, тележки.

Основная опасность, создаваемая электризацией различных материалов состоит в возможности искрового разряда как с диэлектрической. наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта. Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряженность электрического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина составляет 30 кВ/м.

Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества произойдет если выделяющаяся в разряде энергия будет больше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

Электростатическая искробезопасность объекта достигается при выполнении условии безопасности

Электростатическая искробезопасность объектов обеспечивается снижением электростатической искроопасности объекта (снижением Wр), а также снижением чувствительности объектов, окружающей и проникающей в них среды к зажигающему воздействию статического электричества (увеличением Wмин).

Снижение электростатической искроопасности объектов обеспечивается регламентированием Wр и применением средств защиты от статического электричества. Снижение чувствительности объектов, окружающей и проникающей в них среды к зажигающему воздействию разрядов статического электричества обеспечивается регламентированием параметров производственных процессов (влагосодержание и дисперсность аэровзвесей, давление и температура среды и др.), влияющих на Wр и флегматизацию горючих сред.

Для защиты от статического электричества используют два метода:

* метод, исключающий или уменьшающий интенсивность генерации зарядов статического электричества;

* метод, устраняющий заряды.

Метод, исключающий или уменьшающий образование зарядов наиболее эффективен и осуществляется следующими способами:

1. Подбор пар материалов элементов машин, которые взаимодействуют между собой с трением.

По электроизоляционным свойствам вещества располагают в электростатические ряды в такой последовательности, при которой любое из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с материалом, расположенным в ряду слева от него, и положительный − справа.

Например, один из таких рядов имеет следующий состав: этилцеллюлоза, казеин, эбонит, ацетилцеллюлоза, стекло, металлы, полистирол, полиэтилен, фторопласт, нитроцеллюлоза.

Чем дальше в ряду расположены материалы друг от друга, тем интенсивнее происходит образование зарядов статического электричества при трении между ними.

Поэтому, при создании машин материалы взаимодействующих между собой элементов машин выбирают одинаковыми или максимально близко расположенными в электростатическом ряду.

Например, пневмотранспорт полиэтиленового порошка желательно осуществлять по полиэтиленовым трубам.

2. Использование слабоэлектризующихся или неэлектризующихся материалов.

3. Смешение материалов, которые при взаимодействии с элементами оборудования заряжаются разноименно. Например, при трении материала, состоящего из 40% нейлона и 60% дакрона, о хромированную поверхность электризации не наблюдается.

4. Снижение силы и скорости трения, шероховатости взаимодействующих поверхностей. С этой целью при транспортировании по трубопроводам огнеопасных жидкостей с большим удельным электрическим сопротивлением (например, бензина, керосина и т. п.) регламентируют предельные скорости перекачки.

Например:

* для жидкостей с удельным электрическим сопротивлением (ρv) больше 109 Ом*м скорость должна составлять не более 1,2 м/с при диаметре трубопровода до 200 мм;

* при ρv<109 Ом*м допускается скорость не более 5 м/с;

* при ρv<105 Ом*м она ограничена величиной 10 м/с.

Налив таких жидкостей в резервуары свободно падающей на поверхность жидкости струей не допускается - сливной шланг заглубляют под поверхность жидкости.

5. Уменьшение силы трения и площади контакта, шероховатости взаимодействующих поверхностей, их хромирование или никелирование снижают величину электростатических зарядов. Этому способствует и создание воздушной подушки между движущимися материалами и элементами оборудования, Например, между пленкой и поверхностью валков.

6. Очистка потоков жидкостей или газов от посторонних примесей, что способствует возникновению электризации.

Метод устранения зарядов реализуется следующими способами.

1. Основным приемом для устранения зарядов является заземление электропроводных частей технологического оборудования для отвода в землю образующихся зарядов статического электричества.

Для этой цели можно использовать обычное защитное заземление, предназначенное для защиты от поражения электрическим током. Если же заземление используется только для отвода зарядов статического электричества, его электрическое сопротивление не должно превышать 100 Ом.

2. При заземлении неметаллических элементов машин и оборудования на их поверхность наносят электропроводные покрытия.

3. Агрегаты, входящие в состав технологических линий, должны иметь между собой надежную электрическую связь, а линию в пределах цеха необходимо присоединить к заземлителю не менее чем в двух местах.

4. Для обеспечения непрерывного отвода зарядов статического электричества в землю полы во взрывоопасных помещениях выполняют из бетона, пенобетона, ксилолита, электропроводной резины, антистатического линолеума.

5. Тканевые материалы (например, фильтров) подвергают специальной пропитке, увеличивающей их электрическую проводимость.

6. Для увеличения интенсивности стекания статических зарядов с элементов машин воздух в помещении, где они установлены, увлажняют до значения выше 65 – 70%.

7. Повышение поверхностной электропроводности полимеров, которые гидрофобны, достигается обработкой их кислотами, например, серной или хлорсульфоновой. Также применяют специальные поверхностно-активные вещества и создают на поверхности диэлектрика электропроводную пленку на основе углерода, металлов или их оксидов.

8. Эффективным способом снижения электризации материалов и оборудования на производстве является применение нейтрализаторов статического электричества, создающих вблизи наэлектролизованных поверхностей положительные и отрицательные ионы.

Ионы, несущие заряд, противоположный заряду поверхности, притягиваются к ней, и нейтрализуют ее заряд. По принципу действия нейтрализаторы разделяют на следующие типы: коронного разряда (индукционные и высоковольтные), радиоизотопные и аэродинамические.

В качестве СИЗ от статического электричества применяют oбувь на кожаной подошве или подошве из электропроводной резины.

При выполнении работ сидя применяют антистатические халаты в сочетании с электропроводной подушкой стула или электропроводные браслеты, сoeдиненные с заземляющим устройством через сопротивление не более 105 Ом.