Электробезопасность.
Электрический ток является наиболее распространенным фактором, приводящим к тяжелым травмам со смертельным исходом. В то же самое время большое число легких, не требующих врачебной помощи травм создают иллюзию его безопасности.
Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое и биологическое действие. Термическое действие заключается в нагреве тканей при протекании по ним электрического тока. Электролитическое действие – в разложении крови и других жидкостей организма. Биологическое действие – в возбуждении живых тканей организма, которое сопровождается спазмами мышц, судорогами, остановкой дыхания и сердечной деятельности. В результате воздействия электрического тока могут возникнуть местные электротравмы: ожоги, металлизация кожи или может произойти электрический удар, который характеризуется общим поражением организма. В зависимости от исхода воздействия тока на организм человека электрические удары условно делят на 4 степени:
1. судорожное сокращение мышц.
2. судорожное сокращение мышц и потеря сознания.
3. потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыхания.
4. клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
Все случаи поражения человека током являются результатом замыкания электрической цепи через тело человека, т.е. результатом прикосновения человека не менее чем к двум токам цепи, между которыми существует разность потенциалов. Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением, под которым оказывается человек, т.е. напряжением прикосновения.
Напряжение прикосновения – это разность потенциалов между двумя точками цепи, которой одновременно касается человек.
Степень поражения человека электрическим током зависит от ряда факторов:
· рода и частоты тока;
· величины напряжения и тока;
· продолжительности воздействия и пути протекания тока через организм человека (т.е. петли тока);
· электрическое сопротивление тела человека и индивидуальные особенности организма;
· схемы включения человека в цепь;
· схемы сети и режимы работы её нейтрали;
· климатических условий в производственном помещении и ряда других факторов.
Схемы включения человека в цепь могут быть различны. Наиболее распространенными являются 2 схемы включения:
· между двумя фазами
· между одной фазой и землей.
Во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей. Применительно наиболее распространенным к трехфазным сетям первую схему принято называть двухфазным прикосновением, а вторую – однофазным. Двухфазное прикосновение является более опасным, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение, а именно линейное. Ток, протекающий через тело человека, оказываясь независимым от схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение.
Ir=Uл/Rr=(√3*Uф)/Rr
Ir – сила тока, протекающего через тело человека, А;
Uл – линейное напряжение сети, т.е. разность потенциалов между фазными проводами сети, В;
Uф – фазное напряжение сети, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки питающего сеть трансформатора или генератора, либо между фазным и нулевым проводами сети.
Rr – сопротивление тела человека, в расчетах принимается равным 1000 Ом.
Однофазное прикосновение, как правило, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через тело человека ограничивается влиянием многих факторов и в частности зависит от режима работы нейтрали.
Нейтраль – это точка соединения обмоток трансформатора или генератора.
Виды нейтрали:
1. глухозаземленная, т.е. непосредственно присоединенная к заземляющему устройству.
2. изолированная, т.е. не присоединенная к заземляющему устройству или же присоединенные к нему через аппараты с большим сопротивлением.
В трехфазной, четырехфазной сети с глухозаземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека определяется по формуле:
Ir= Uф/( Rr+Rоб+Rп+Rо)
Rоб – сопротивление обуви.
Для сухой обуви сопротивление составляет от 25 до 5000 кОм.
Для влажной обуви это сопротивление снижается до 0,2÷2 кОм.
Для сырой обуви и обуви подбитой металлическими гвоздями сопротивление стремится к нулю.
Rп – сопротивление пола.
Для сухих полов более 2 кОм.
Для влажных полов или полов пропитанных кислотами и щелочами сопротивление снижается до 4÷50 Ом.
Для сырых полов это сопротивление стремится к нулю.
Rо – сопротивление заземления нейтрали источника тока; согласно ПУЭ это сопротивление ≥10 Ом.
В трехфазной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека в землю возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которые в исправном состоянии обладают большим сопротивлением. Для этого случая, ток, проходящий через тело человека определяется по формуле:
Ir= Uф/( Rr+Rоб+Rп+(Rиз/3))
Rиз – сопротивление изоляции фаз относительно земли.
Согласно ПУЭ это сопротивление должно быть ≥0,5 Мом при рабочем напряжении до 1000В и ≥10 МОм при рабочем напряжении свыше 1000В.
Выбор схемы сети, а также режима работы её нейтрали производится по технологическим требованиям, а также по условиям безопасности.
По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, поскольку она позволяет использовать 2 рабочих напряжения: линейное и фазное.
Так, например, от 4-хпроводной сети 380/220В можно питать как силовую нагрузку, включая её между фазными проводами на линейное напряжение, так и осветительную, включая её между фазным и нулевым проводами, т.е. на фазное напряжение 220В. По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом следующих выводов, при прикосновении к фазному приводу в период нормальной работы нейтрали более безопасной является сеть с изолированной нейтралью. В аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на землю, более безопасной является сеть с глухозаземленной нейтралью. Сеть с изолированной нейтралью оказывается более опасной вследствие того, что в данном случае напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти сфазного до линейного. В то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения может быть незначительным. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна. Такими являются непротяженные, малоразветвленные сети, неподверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным контролем квалифицированного персонала. Примерами могут служить сети электротехнических лабораторий и небольших предприятий.
Сети с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов из-за высокой влажности воздуха или наличия в воздухе паров агрессивных жидкостей, когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждения изоляции либо когда емкостные токи сети из-за её высокой протяженности и разветвленности достигает больших значений. Примерами могут служить сети крупных промышленных предприятий, городские и сельские сети.
Вероятность поражения человека электрическим током зависит от климатических условий в помещении, а именно температуры и относительной влажности воздуха, наличия металлических конструкций, соединенных с землей, а также наличие в воздухе токопроводящей пыли и паров агрессивной жидкости. В соответствии с ПУЭ все помещения по степени возможности поражения электрическим током делятся на три категории:
1. Без повышенной опасности. Нежаркие - температура до +35ºС; сухие – относительная влажность воздуха до 65%, незагроможденные оборудованием с токопроводящими полами, в воздухе отсутствует токопроводящая пыль и пары агрессивных жидкостей.
2. С повышенной опасностью. Помещения, в которых присутствует только один фактор повышенной опасности.
Факторы повышенной опасности:
· Температура более 35ºС;
· Относительная влажность воздуха длительное время превышает 75%;
· В помещении имеет место токопроводящий пол;
· Наличие в воздухе токопроводящей пыли.
3. Особо опасные. Помещения, в которых одновременно имеют место два или более факторов повышенной опасности или хотя бы один из факторов особой опасности:
· Относительная влажность воздуха длизка к 100%;
· Наличие в воздухе паров агрессивной жидкости.
Территория размещения наружных электроустановок по опасности поражения электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.