Электробезопасность на промышленных предприятиях

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества.

1. Воздействие электрического тока на организм человека

Проходя через тело человека электрический ток оказывает: термическое, электролитическое, механическое, биологическое воздействие, которое может привести к развитию электрической травмы, которые классифицируются на:

- Местные: электрический ожог, перегрев внутренних органов, электрические знаки, металлизация кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла, механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока (редко).

- Общие: электрический удар - это процесс возбуждения живых тканей организма электрическим током, сопровождающийся судорожным сокращением мышц.

Исход электротравмы или электрического удара зависит от: характера тока (постоянный, переменный, выпрямленный); его силы; длительности воздействия, пути прохождения тока, места прикосновения, состояния первичной системы, индивидуальных особенностей человека.

Одним из наиболее значимых параметров, определяющих степень электротравмы является длительность воздействия тока, поскольку с течением времени резко возрастает сила тока вследствие уменьшения сопротивления тела. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям его воздействия на организм. При этом выделяются три основные реакции:

1) ощущение;

2) судорожное сокращение мышц;

3) фибрилляция сердца.

Существуют критические значения переменного тока:

0,6-1,5 мА - начало ощущения воздействия в точках прикосновения;

10-20 мА - порог неотпускающеий тока, который вызывает судорожное сокращение мышц; человек в этом случае не может сам отключиться из цепи;

100 мА - ток фибрилляции сердца.

При токе 5 А и более происходит асфиксия - удушье, вызванное рефлекторным спазмом голосовой щели.

Поэтому безопасная для человека сила тока может быть определена по времени воздействия:

2. Электрическое сопротивление тела человека

Наибольший вклад в общее сопротивление тела вносит кожа (r≈10⁶ Ом/см). Сопротивление расположенных ниже тканей гораздо ниже. В практических расчетах по электробезопасности с учетом наиболее неблагоприятных условий принимают Rh = 1000 Ом.

3. Условия поражения электрическим током

Величина тока, протекающая через тело человека, а также его путь по телу, определяется схемой включения человека в сеть. К основным схемами включения относятся (рисунок 1):

- однофазное (рисунок 1 а): когда человек имеет электрическую связь с землей и касается одной фазы электроустановки;

- двухфазное (рисунок 1 б): когда человек касается двух неизолированных фаз (полюсов) электроустановки, или нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением в результате повреждения изоляции; включение между двумя точками земли, в поле растекания тока (рисунок 1 в). В последнем случае, напряжение тока, проходящего через тело определяется длиной шага. Поэтому, величина этого напряжения носит название шагового напряжения, или напряжения шага.

Рисунок 1. Основные схемы включения человека в сеть

Наибольшее число электротравм возникает при однофазном включении человека в сеть.

3. Защита от поражения электрическим током

Все защитные мероприятия, реализуемые в рамках обеспечения электробезопасности подразделяются на следующие группы:

- организационные: подбор персонала, обучение, контроль, осмотр электроустановок;

- технические:

- защита от прикосновения: размещение на недоступной высоте, изоляция, снижение напряжения, ограждение токоведущих частей;

- защита от перехода напряжения на нетоковедущие части: защитное заземление, защитное зануление, отключение;

- индивидуальные:

- предупреждающие: плакаты, надписи, контрольные приборы;

- от электрической дуги: щитки, маски со светофильтрами, костюмы;

- изолирующие: резиновые перчатки, ботинки, галоши и т.д.; электроинструмент с изолирующими рукоятками.

Отдельно рассмотрим основные технические средства защиты.

3.1 Защитное заземление

Под заземляющим устройством понимается проводник (1), соединяющий за­щемленные элементы электроустановок с соединительной полосой, находящейся в земле и объединяющей заземлители (2).

Рисунок 2. Схема защитного заземления

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы проложенные ме­таллические трубы, имеющие соединения с землей, металличес­кие конструкции в земле. Использование для этих целей трубопроводов, по которым текут горючие жидкости, горючие или взрывоопасные газы запре­щается.

Искусственными заземлителями обычно являются забитые вертикально в землю обрезки угловой стали размерами 80х60 или стальные трубы диаметром 50 мм, длиной 2... 2,5 м. Для соединения заземлителей применяют полосовую сталь шириной не менее 30 мм и толщиной 4 мм.

3.2. Защитное зануление

Зануление (в трехфазных 4-х проводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью) – преднамеренное эл. соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление (рисунок) создает путь малого сопротивления для тока замыкания на корпус и превращает его в ток короткого замыкания, способный вызвать быстрое перегорание плавких предохранителей или срабатывание автоматических выключателей. Так осуществляется селективное отключение поврежденных объектов от сети. Кроме того, благодаря применению повторного заземления нулевого проводника зануление частично снижает потенциал корпуса относительно земли в момент замыкания.

Рисунок ?. Схема защитного зануления

Защитное отключение

Защитное отключение обеспечивается путем введения устройства, автоматически отключающего оборудова­ние при возникновении опасности пораже­ния током.

Схемы отключающих автоматических устройств весьма разно­образны. Во всех случаях система срабатывает на превышение ка­кого-либо параметра в электрических цепях технологического обо­рудования (силы тока, напряжения, сопротивления изоляции). Время их срабатывания составляет 0,1 ...0,2 с.

4. Защита от атмосферного электричества

4.1. Природа атмосферного электричества, негативное влияние на людей и оборудование

Под грозой понимается атмосферное явление, сопровождающееся молниями и оглушительными раскатами грома.

Молния, это электрический разряд в атмосфере между разноименно заряженными облаком и землей. Как правило, молния ударяет в землю в местах с большим удельным электрическим сопротивлением, если в земле проложены протяженными металические трубопроводы, или кабели; либо в наивысшие точки поверхности.

Различают два рода воздействия молний ан объекты защиты:

- первичные, связанные с прямым ударом;

- вторичные, связанные с электромагнитной, или электростатической индукцией и заносом высоких потенциалов через металлические коммуникации.

При прямом ударе могут возникать пожары, взрывы, разрушения конструкций, поражения людей, перенапряжения линий электропередач.

При электростатической индукции возникают искровые разряды в земле, на оборудовании, что может привести к возникновению пожаров, или взрывам.

Электростатическая индукция возникает в воздухе, на стадии главного разряда, когда очень большой по силе ток создает в пространтве интенсивное магнитное поле. В электрических контурах, а также в структуре проводящих предметов индуцируется ЭДС, которая способна вызывать перенапряжения в сети, искрение и т.д.

4.2. Категорирование зданий и сооружений

Все здания и сооружения, исходя из масштаба возможных разрушений, могут быть разделены на 3 категории:

- I: здания и сооружения, в которых имеются взрывоопасные зоны классов B-I, B-II. Как правило, в таких зонах содержаться постоянно, либо периодически появляются смеси газов, паров или пыли горючих веществ с воздухом, способные взорваться от электрической искры;

- II: здания и сооружения, в которых имеются взрывоопасные зоны классов B-Ia, B-Iб, B-IIа. Как правило, в таких зонах опасные смеси появляются лишь в результате аварий или неисправностей в технологическом процессе. К этой же категории принадлежат наружные технологические установки и открытые склады, содержашие взрывоопасные газы, или пары, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости.

- III: к этой категории относятся здания нескольких типов. Например, животноводческие помещения, открытые склады, где хранятся горючие жидкости с температурой вспышки выше 61ºС, здания и сооружения, являющиеся памятниками истории и культуры, жилые и общественные здания и т.д.

Считается, что здания категории I обязательно должны быть защищены молниеотводами и защищены от: прямых ударов молний, электрической и электромагнитной индукции.

Здания и сооружения категории II должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных ее воздействий и т.д.

Здания и сооружения, относящиеся к категории III подлежат молниезащите в местах с грозовой деятельностью 20ч в год и более. При этом тип молниезащиты зависит от степени огнестойкости здания.

4.3. Молниеотводы

Схема молниеотвода представлена на рисунке 5.

Конструктивно, молниеотвод выполняется из следующих элементов: опоры (1); система заземления (2), тоководов (3), активной части (5), молниеприемника (6). В зависимости от конструкции молниеприемника, молниеотводы могут быть:

- стержневыми: представленными вертикальными стержнями или мачтами;

- тросовыми: горизонтальные тросы или провода, закрепленные на двух опорах, по каждой из которых прокладывают токоотвод к отдельному заземлителю;

- сеточными: представляющими собой металлическую сеть, присоединяемая токоотводом к заземлителю.

Каждый молниеотвод характеризуется границами защитной зоны (4). При этом, под защитной зоной понимают часть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищены от прямых ударов молний с определенной степенью надежности.