Охрана труда. Электробезопасность

Электробезопасность

Электробезопасность – система технических, организационных мероприятий и средств, предусматривающих исключение воздействия на работающих электрического тока, электрической дуги, статического электричества, электромагнитного излучения.

Наиболее опасны сети до 1000 В.

Электрический ток оказывает на человека сложное химическое, механическое, биологическое действие.

Результат действия электрического тока на человека:

1.1. ожоги (80 % электрических травм сопровождаются ожогами). Ожоги могут быть и внутренними

1.2. электрические знаки (в месте плотного контакта образуется опухоль)

1.3. металлизация кожи – при действии искры капли расплавленного металла внедряются в кожу

1.4. электроофтальмия – при искрах возникают ультрафиолетовое излучение, воздействующее на глаза, в частности электросварка

1.5. электрический удар (самое опасное) – результат биологического воздействия на человека - диссоциация:

1.6. электродинамические травмы - вывихи, переломы костей, ушибы.

Электротравмы:

I степени – поражение без потери сознания

II степени – потеря сознание, но сердце работает

III степени – потеря сознания, нарушение работы сердца, органов дыхания

IV степени – клиническая смерть: остановка сердца, паралич дыхания – требуется реанимация.

Электротравмы:

а) – возникают электрические цепи через тело человека или человек оказывается в электромагнитном поле большой мощности;

б) – связанные с неудовлетворительным состоянием электрооборудования, при котором не возникают электрические цепи, но происходят ожоги, механические травмы, ослепление дугой

в) смешанные

г) в результате электростатического напряжения

Первые труды в нашей стране:

Е.О. Мухин "Первые начала костоправной науки" – описывал и изучал поражения электрическим током (исследования на животных)

Первые в мире исследования по электротравматизму – в России (первая половина XIX века).

Первые правила по электробезопасности – в 1898 г. Расследование электротравматизма, изучение смертей, вскрытия.

Анализ электротравматизма – наиболее сложный из всех видов анализа телесных повреждений.

Причины электротравматизма:

1. Нарушение изоляции проводов, кабелей и др.

2. Появление напряжения на частях электроустановок, в нормальном состоянии не находящихся под напряжением

3. Образование дуги

4. Шаговое напряжение

5. Несогласованность действий персонала – включение напряжения при работе на линии

На электромонтера приходится 3 – 5 ударов в год (за рубежом) и 7 – 10 ударов в год (у нас)

Электротравматизм по отраслям (в % от всех электротравм)

	50-е годы	60-е годы	80-е годы
Сельское хозяйство	6.6	27.7	31.4
Строительство и производство строительных материалов	10.9	11.7	16.4
Угольная	17.1	2.8	4.7
Машиностроение	6.1	4.7	1.2

В машиностроении очаги электротравматизма начинают исчезать!

В строительстве – электротравматизм в классической форме, т.е. устраняемый обычными методами:

1. Трудности эксплуатации на открытом воздухе

2. Наличие воздушных линий, а не кабельных

3. Временные сети – изоляция не приспособлена к механическим и атмосферным воздействиям

4. нарушение изоляции передвижных установок

Электротравмы: в сетях до 1000 В – 75.8 % со смертельным исходом

свыше 1000 В – 23.3 %

но соотношение этих установок как 10000 : 1

Бывают случаи гибели при 65, 36 и даже 12 В (единичные)

90 В и ниже – сварочное напряжение (30 % погибших – сварщики)

Пример. Женщина случайно коснулась шеей оголенного провода при напряжении 12 В. Переднебоковая поверхность шеи. В области каротидного синуса, расположенного близко к поверхности кожи. Чувствительная рефлекторная зона. Рядом блуждающий нерв (раздражение может вызвать остановку сердца). Кожа здесь имеет меньшее сопротивление. В точке касания плотность тока может быть очень высока. Если учесть падение напряжения, то поражающее напряжение оказалось 6 – 8 В. Смерть.

Пример. Мужчина нагревал ванну самодельным нагревателем при напряжении 12 В через понижающий трансформатор. Опустил руку в воду (проверить), другой взялся за трубу. Смерть.

При 100000 В – еще наблюдаются благополучные исходы.

Электротравмы по роду тока: постоянный менее опасен, чем переменный. Постоянный ток 220-600 В – сильный удар, парализующее действие, крикнуть на помощь, отдернуть руку не может. При выключении – сильный удар и все возвращается.

Электротравмы по профессиям: электропрофессии – 48 %, строительные рабочие – 15.6 %.

Электротравмы по условиям возникновения:

1 – касание токоведущих частей 51.9 %. В том числе: случайные 23.3 %, производство работ – 3.4 %, подача напряжения – 25.3 %.

2 – касание электрооборудования нормально не находящееся под напряжением – 27.8 %. Причины: отсутствие, обрыв, повышенное сопротивление заземления – 23.8 %; ухудшение изоляции – 4.6 %.

3 – касание инструментом токоведущих частей – 14.0 %

4 – касание пола, стены, оказавшихся под напряжением, шаговое напряжение – 5.3 %

5 – дуга

Электротравмы по видам оборудования

Электротравмы по времени суток

Распределение электротравм по часам суток (в процентах к общему числу электротравм)

Сплошная линия – установки напряжением ниже 1000 В; штриховая ли­ния – установки напряжением выше 1000 В; штрихпунктирная линия – без подразделения по значению напряжения

Электротравмы по времени года

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Распределение электротравм по месяцам года (в процентах к общему числу электротравм)

Сплошная линия – данные но одному крупному промышленному району за 1972 г.; штрихованная – данные за 1961–1966 гг.; штрихпунктирная линия – данные за 1979 г. Причина повышения электротравматизма к 9 … 10-му месяцам не установлена.

Действие тока на человека. Первые публикации – 1600 г (электростатика)

Опыты в основном на животных. 1 опыт. Электроды к лапам, кошка привязана к столу, напряжена, пытается вырваться, напряжение поднимали до 220 В, животное погибало через 15-20 мин. 2 опыт. Электроды к лапам. Не привязана. Успокоилась, задремала. Напряжение 30-40 В. Резкий прыжок и гибель.

Т.е. сопротивление существенно зависит от состояния нервной системы.

Фактор внимания. "Случайно погибнуть от электротока легко, намеренно же убить человека током крайне трудно". При ожидании электротравмы человек выдерживает большее напряжение.

В США на электрическом стуле отдельные сильные личности продолжали жить до 10…15 мин при пропускании через них больших токов.

Основное действие электротока на человека:

1. на центральную нервную систему

2. спазм мозговых и коронарных сосудов

3. при несмертельных электротравмах – часто послетравматическая стенокардия, ограничение подвижности конечностей

4. необратимые изменения электронной, йонной и др. проводимости.

5. в зонах электрометок может наступить омертвение тканей (через месяц и более)

6. многочисленные ампутации конечностей после электротравм

7. часто смерть наступает через продолжительное время после ампутации из-за электротравм – т.е. электроток действует на весь организм. Требуется специализированное лечение, включая невропатолога.

8. Нервные стволы являются дополнительными проводниками в организме (а не сосуды, как думали ранее), при поражении током нервные стволы и клетки разрушаются (часто в течение длительного времени), что приводит к тяжелым заболеваниям и отложенной смерти.

Действие тока на человека. В опытах на животных: собаки – остановка сердца, мыши, крысы – остановка дыхания.

У человека: 44 % - остановка сердца, 44 % - остановка дыхания, 12 % - одновременно.

Фибриляция сердца – частые, непроизвольные, неритмичные сокращения мышц сердца. Сердце не выполняет свои функции насоса. I_фибр = 250 мА. Возникновение фибриляции существенно зависит от того, в какой фазе работы сердца произошел удар. Есть очень опасные участки электрокардиограммы. Следовательно, при длительном действии переменный ток почти всегда вызовет фибриляцию.

Механизм действия на человека – однозначного ответа нет.

Факторы, влияющие на опасное действие тока (на поражение человека): величина тока, род тока, частота (самая опасная 50-60 гц)

Классификация токов по степени воздействия на человека

Воздействие, ощущение	Переменный, мА	Постоянный, мА
1. Предел ощущения (легкое покалывание)	0.6 – 1.2	5 – 8	Допустимый
2. Ощущаемый ток (острая боль, но можно оттолкнуть, отбросить токоведущую часть)	8 – 10	20 – 25
3. Не отпускающий (происходит судорожное сжатие мышц, человека необходимо отрывать от токоведущих частей)	20 – 25	50 – 80	Недопустимый
4. Фибриляционный электрический ток (смертельно опасный: нарушение работы сердца)	50 –100	250

Характеристики человека. Сопротивление человека (активное, индуктивное, емкостное):

Зависимость электрического сопротивления Z тела человека от напряжения U

1 и 2 – по X. Фрайбергеру [95]; 3 – по наблюдениям Манойлова; кружками обо­значены данные, установленные по записям осциллографа в момент поражения.

Рис. 8.6. Зависимость электрического сопротивления тела человека от вида раздражителя

1 - укол; 2 - неожиданный звук; 3 - летний удар по руке. Моменты раз­дражения обозначены точками

В общем случае сопротивление человеческого тела – состоит из активной составляющей, индуктивной и емкостной.

Обычно принимают: R_чел = 2 R_кожи + R_{вн.органов}

R_кожи – от 300 Ом до 3 кОм - переменная величина, зависящая от психофизического состояния человек, состояния кожного покрова, от внешних условий (влажность и заболевания кожи значительно снижают ее сопротивление)

R_{вн.органов} – 600-800 Ом

Для расчетов принимается: R_чел = 1000 Ом (1 кОм).

На теле человека имеются акупунктурные зоны – в которых результат воздействия тока существенно возрастает (меньшее сопротивление, сильное раздражение нервных участков).

ИТОГОВЫЕ. Эл. ток – сложный раздражитель. Первичное действие – непосредственно, вторичное – через нервную систему. Ток возбуждает нервные окончания – рецепторы. Сужает сосуды, нарушая кровоснабжение. Сокращение (судороги) мускулатуры – остановка дыхания непосредственно или в результате спазм коронарных сосудов головного мозга.

Сопровождается резким изменением кровяного давления, непроизвольным мочеиспусканием, нарушениями эпительного, слухового и др. анализаторов.

Действие электрического может приводить к кратковременному нарушению жизнедеятельности организма, но может привести и к длительному, и даже к смерти.

Человек, перенесший электротравму, – тяжелый больной, требуется длительное лечение и последующий медицинский контроль с участием невропатолога.

Факторы электрического тока, влияющие на человека:

1. Путь тока. Петли Френеля, включения человека в электрическую цепь:

Измеряли сопротивление человека по этим путям. 6 петля – наименее опасная.

Правая петля (5) более опасная, чем левая (4), и т.д.

2. Длительность действия тока на человека.

3 сек. – длительное действие (все предыдущие цифры даны для такой длительности)

1 сек. – ощутимый ток 60 мА

0.1 сек. - ощутимый ток 250 мА (раньше, при отсутствии приборов, опытные электрики определяли наличие напряжения быстрым касанием (проводкой) рукой проводников)

2. Состояние организма – на здоровый действует слабее. Даже знание, что будет действовать электрический удар, мобилизует организм и, следовательно, повышает его сопротивление (результаты исследования на электрическом стуле).

Утомление, алкоголь, заболевание щитовидки, стенокардия (но не всегда) – усугубляют тяжесть электротравм.

Оказание первой помощи:

1. Освободить пострадавшего от напряжения:

а – оттянуть человека

б – оттянуть провод

в – перерубить провод (для всего этого нужны диэлектрические перчатки, боты, клещи, изолирующие штанги)

г – перемкнуть провода

2. Определить состояние: сознание, дыхание, сердцебиение, зрачки (широкие, неподвижные – дело труба)

3. Искусственное дыхание, а при необходимости – массаж сердца.

4. Вызвать медицинскую помощь

В соответствии с требованиями ПУЭ производственные помещения подразделяются на:

1. Помещения повышенной опасности с точки зрения поражения электрическим током. Это те помещения, в которых присутствует один из следующих факторов:

1.1. Повышенная температура воздуха – 35⁰С и выше (способствует высыханию и разрушению электроизоляции);

1.2. Сырые помещения. Влажность 75% и более (способствует разрушению электроизоляции и образованию электрических цепей по нетокопроводящим материалам);

1.3. Токопроводящие полы (способствует попаданию человека в электрическую цепь при касании токоведущих частей электроустановок);

1.4. Токопроводящая пыль (способствует образованию электрических цепей по нетокопроводящим материалам);

1.5. Возможность одновременного касания электроустановки под напряжением и заземленного оборудования (способствует попаданию человека в электрическую цепь при касании токоведущих частей электроустановок).

2. Особо опасные помещения с точки зрения поражения электрическим током. Это те помещения, в которых присутствует один из следующих факторов:

2.1. Химически агрессивная среда;

2.2. Особо сырые помещения. Влажность – 100%;

2.3. Одновременно наличие двух факторов повышенной опасности.

3. Помещения без повышенной опасности – те, в которых отсутствуют вышеперечисленные факторы.

Оцените с этой точки зрения опасность ванной комнаты и жилой комнаты в квартире. Использование в ванной комнате электробритв, фенов, стиральных машин и т.д. с точки зрения опасности поражения электрическим током недопустимо.

Опасность касания проводов

Двухфазное

Величина тока: I_чел = U_Л / R_чел = 380/1000 = 380 мА (смертельно)

Однофазное

Величина тока: I_чел = U_ф / R_чел = 220/1000 = 220 мА (смертельно)

К сопротивлению человека нужно (можно) добавить сопротивление обуви – 60 кОм и сопротивление пола 100 кОм.

Пробой фазы на землю

В этом случае ток, идущий по человеку, равен:

Величина R_земли в данном случае мало по сравнению с R_чел. Следовательно, практически получаем двухполюсное касание .

Шаговое напряжение (U_шаг)

Растекание тока подчиняется гиперболическому закону. Потенциал на поверхности земли на расстоянии 20 м равен нулю. j = k / х , r - удельное сопротивление земли.

U_шаг = j_a - j_b – получаем разный потенциал на каждой ноге человека. Следовательно, через человека протекает электрический ток.

Расчетная длина шага человека - 0.8 м.

В соответствии с ПУЭ: если напряжение < 30 кВ, то безопасное расстояние – 5 м.

если напряжение > 30 кВ, то безопасное расстояние – 8 м

Технические способы электробезопасности

1. Изоляция токоведущих частей (теоретически можно обеспечить 100 % электробезопасность). На практике – может быть разрушена (механическое, химически агрессивная среда, старение-высыхание, повышенная температура, неправильная эксплуатация)

Изоляция бывает:

1.1. а) рабочая изоляция, обеспечивающая нормальную работу.

1.2. б) дополнительная – для защиты от поражения электрическим током при нарушении рабочей

1.3. в) двойная изоляция – рабочая + дополнительная (например, пластмассовые ручки электродрели – двойная электроизоляция)

Сопротивление изоляции должно быть не менее 0.5 МОм (между проводом и землей; между двумя проводами)

2. Заземление – преднамеренное соединение корпусов электроустановок с заземлителем для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим частям, оказавшимся под напряжением в случае пробоя фазы на корпус.

Требования к сопротивлению заземлителя сети с глухозаземленной нейтралью

3-х фазная сеть	1 фазная сеть	Сопротивление заземлителя, Ом
660	380	2
380	220	4
220	127	8

Требования к сопротивлению заземлителя сети с изолированной нейтралью

Мощность электроустановки, кВА	Сопротивление заземлителя, Ом
более 100	4
до 100	10

В первую очередь используют естественные заземлители: железобетонные фундаменты и конструкции, трубы в земле, металлические конструкции, обсадные трубы колодцев, металлическую оболочку кабелей и т.д.

Искусственное заземление выполняют в виде вертикальных металлических стержне длиной 2.5 … 3 м (при забивке) и до 5 м (при вкручивании): из прокатной стали (уголки, полосовая сталь, толщиной не менее 4 мм), трубы 50…60 мм (толщиной 3.5 мм), прутковая сталь (диаметром не менее 10 мм), которые объединяют полосовой сталью 4х12 мм. Глубина прокладки горизонтального объединяющего проводника – 700…800 мм, т.к. верхний слой грунта имеет очень неравномерное сопротивление.

3. Зануление – преднамеренное создание цепи короткого замыкания при пробое электротока на корпус электроустановки. Это приводит к образованию больших токов короткого замыкания и срабатывание токовой защиты;

4. Защитное отключение – быстродействующее автоматическое отключение электроустановки при изменении параметров электрической сети.

Применяют:

Автоматы – устройства, отключающие сеть при увеличении токов сверхдопустимых вследствие перегрузки электромашин, а также при возникновении токов короткого замыкания в петле фаза–нуль.

УЗО – устройства защитного отключения, отключающие сеть при возникновении разность токов в проводах однофазной сети, которое может возникнуть при утечке токов (в том числе и через человека) в случае нарушения изоляции.

РКФ – реле контроля фазы, отключающее сеть при значительном падении напряжения (или обрыве) в одной из фаз. Обязательно устанавливается на двигателях подъема стрелы и груза в грузоподъемных механизмах.

Согласно ПУЭ защитное отключение применяют в:

4.1. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью при повышенных требованиях к электробезопасности

4.2. В электроустановках с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000В вместо присоединения корпусов к заземленному нейтральному проводу, если это присоединение вызывает затруднение

4.3. В передвижных установках, если заземление не может быть выполнено в соответствии с ПУЭ

5. Ограждение неизолированных токоведущих частей и расположение их на недоступной высоте. Ограждение должно быть на расстоянии: 50 мм для сетей до 1000 В, 120 мм для сетей до 6000 В, 150 мм для сетей до 10000 В.

6. Применение малого напряжения с использованием понижающего трансформатора. При этом корпус и один провод вторичной обмотки должен быть заземлен, чтобы при пробое между первичной и вторичной обмотками не произошло подача высокого напряжения на вторичную обмотку. Безопасным считается напряжение 42 В.

7. Блокировочные устройства, исключающие ошибки персонала (например, применение электромагнитных замков в РП, не позволяющих войти в РП, не отключив подающее напряжение)

8. Электрическое разделение сетей с применением разделительных трансформаторов. При этом вторичная цепь делается короткой (2 … 6 м). В этом случае емкость "С" системы "земля - вторичная сеть" будет ничтожно мала (стремится к нулю), а емкостное сопротивление будет стремится к бесконечности т.к. Х_е = 1 / (2p f С). Этим существенно повышается общий уровень изоляции. (рисунок).

Условия для разделительных трансформаторов:

1. Особые условия по надежности

2. Питание только одного электроприемника

3. Заземление вторичной обмотки не допускается

Защитное действие заземления

Схема защитного действия заземления (U_пр – напряжение прикосновения человека к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением в случае нарушения электроизоляции и пробоя на корпус).

Расчет токов, идущих по человеку, при пробое фазы на корпус и при наличии заземления

Эквивалентная цепь

Заземлитель снижает ток, идущий по человеку, т.к. на поверхности образуется поле потенциалов

Контурный заземлитель Сетка заземлителей для выравнивания потенциалов

под зданием

Учитывая, что заземление не является надежной защитой человека от поражения электрическим током, в ПУЭ записано требование: В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью выполнение заземления без зануления не допускается.

Защитное действие зануления

В случае пробоя фазы (на рисунке Ф1) на корпус, ток с корпуса (на схеме – точка А) разветвляется:

путь 1 – через заземлитель установки, землю, заземлитель трансформатора, трансформатор и возвращается в фазу Ф1;

путь 2 – через нулевой провод, трансформатор и возвращается в фазу Ф1;

путь 3 (при касании человека) – через человека, землю, заземлитель трансформатора, трансформатор и возвращается в фазу Ф1.

При этом путь 2 (петля фаза–ноль) имеет очень низкое сопротивление. В этой петле образуется ток короткого замыкания (сотни ампер). В этом случае, надежно срабатывает токовая защита, мгновенно отключающая всю сеть.

Выписки из СНиП 12-03-01

6.4. Обеспечение электробезопасности в строительстве

6.4.1. Устройство и эксплуатация электроустановок должны осуществляться в соответствии с требованиями ПУЭ, ПЭЭП, ПТБ.

6.4.3. Разводка временных электросетей должна быть выполнена изолированными проводами или кабелями на опорах или конструкциях на высоте над уровнем земли не менее, м:

3,5 - над проходами; 6,0 - над проездами; 2,5 - над рабочими местами.

6.4.4. Светильники общего освещения напряжением 127 и 220 В должны устанавливаться на высоте не менее 2,5 м от уровня земли, пола, настила.

При высоте подвески менее 2,5 м необходимо использовать напряжение не выше 42 В. Питание светильников напряжением до 42 В должно осуществляться от понижающих трансформаторов.

Корпуса понижающих трансформаторов и их вторичные обмотки должны быть заземлены.

6.4.5. Выключатели, рубильники и др., применяемые на открытом воздухе, должны быть в защищенном исполнении.

6.4.6. Все электропусковые устройства должны быть размещены так, чтобы исключалась возможность пуска машин, механизмов и оборудования посторонними лицами. Распределительные щиты и рубильники должны иметь запирающие устройства.

Запрещается включение нескольких токоприемников одним пусковым устройством.

6.4.8. Штепсельные розетки и вилки, применяемые в сетях напряжением до 42 В, должны иметь конструкцию, отличную от конструкции розеток и вилок напряжением более 42 В.

6.4.9. Металлические строительные леса, металлические ограждения места работ, полки и лотки для прокладки кабелей и проводов, рельсовые пути грузоподъемных кранов и транспортных средств с электрическим приводом, корпуса оборудования, машин и механизмов с электроприводом должны быть заземлены (занулены) согласно действующим нормам сразу после их установки на место до начала каких-либо работ.

6.4.10. Токоведущие части электроустановок должны быть изолированы, ограждены или размещены в местах, недоступных для случайного прикосновения к ним.

Требования безопасности при производстве электросварочных работ

9.2.2 Для дуговой сварки необходимо применять изолированные гибкие кабели, рассчитанные на надежную работу при максимальных электрических нагрузках с учетом продолжительности цикла сварки.

9.2.3 Соединение сварочных кабелей следует производить опрессовкой, сваркой или пайкой с последующей изоляцией мест соединений.

9.2.4 Подключение кабелей к сварочному оборудованию должно осуществляться при помощи спрессованных или припаянных кабельных наконечников.

9.2.5 При прокладке или перемещении сварочных проводов необходимо принимать меры против повреждения их изоляции и соприкосновения с водой, маслом, стальными канатами и горячими трубопроводами. Расстояние от сварочных проводов до горячих трубопроводов и баллонов с кислородом должно быть не менее 0,5 м, а с горючими газами - не менее 1 м.

9.2.7 Сварочные работы на открытом воздухе во время дождя, снегопада должны быть прекращены.

9.2.10 Одновременное производство электросварочных и газопламенных работ внутри емкостей не допускается.

При производстве сварочных работ в плохо проветриваемых помещениях малого объема, в закрытых емкостях, колодцах и т.п. необходимо применение средств индивидуальной защиты глаз и органов дыхания.

9.2.12 Освещение при производстве сварочных работ внутри металлических емкостей должно осуществляться с помощью светильников, установленных снаружи, или ручных переносных ламп напряжением не более 12 В.

9.2.13 Сварочный трансформатор должны размещаться вне емкостей, в которых производится сварка.

Требования безопасности при ручной сварке

9.3.1 В электросварочных аппаратах и источниках их питания элементы, находящиеся под напряжением, должны быть закрыты оградительными устройствами.

9.3.3 Электросварочная установка (преобразователь, сварочный трансформатор и т.п.) должна присоединяться к источнику питания через рубильник и предохранители или автоматический выключатель, а при напряжении холостого хода более 70 В должно применяться автоматическое отключение сварочного трансформатора.

9.3.4 Металлические части электросварочного оборудования, не находящиеся под напряжением, а также свариваемые изделия и конструкции на все время сварки должны быть заземлены, а у сварочного трансформатора, кроме того, заземляющий болт корпуса должен быть соединен с зажимом вторичной обмотки, к которому подключается обратный провод.

9.3.5 В качестве обратного провода или его элементов могут быть использованы стальные шины и конструкции, если их сечение обеспечивает безопасное по условиям нагрева протекание сварочного тока.

Соединение между собой отдельных элементов, применяемых в качестве обратного провода, должно быть надежным и выполняться на болтах, зажимах или сваркой.

9.3.6 Запрещается использовать провода сети заземления, трубы санитарно-технических сетей (водопровод, газопровод и др.), металлические конструкции зданий, технологическое оборудование в качестве обратного провода электросварки.