Замыкание на корпус — случайное электрическое соединение токоведущей ча- сти с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.
4.8 Электрический ток
87
Замыкание на землю — случайное электрическое соединение токоведущей ча- сти с земл¨ей, или нетоковедущими проводящими конструкциями, или предметами,
не изолированными от земли.
Ток через тело человека проходит в том случае, когда человек одновременно касается двух точек, между которыми существует напряжение. Величина поража- ющего тока зависит от того, каких частей электроустановки касается человек, то есть от условий поражения.
Напряжение прикосновения — напряжение между двумя точками цепи тока, ко- торых одновременно касается человек. При этом сопротивление зависит от общего сопротивления тела человека, обуви, грунта и т. д.
Могут также наблюдаться следующие условия поражения:
Двухфазное прикосновение к токоведущим частям. Человек одновременно касается двух фаз электроустановки. Этот вид поражения наиболее опасен,
так как к телу человека прикладывается очень большое напряжение и через него может пройти ток большой силы (рисунок 4.1, б).
Однофазное прикосновение к токоведущим частям. Происходит при при- косновении человека к токоведущим частям оборудования одной фазы. Од- нофазное прикосновение происходит намного чаще, чем двухфазное, одна- ко оно менее опасно, так как напряжение на тело человека в таком случае значительно меньше (рисунок 4.1, а).
Прикосновение к заземл¨енным нетоковедущим частям, оказавшимся под
напряжением (рисунок 4.1, в).
Рис. 4.1 – Включение человека в цепь тока
88
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и производственная среда
Под нетоковедущими частями понимают металлические части, формально не находящиеся под напряжением. Они могут оказаться под напряжением лишь случайно, в результате повреждения изоляции электроустановки, на- пример при повреждении корпуса оборудования, оболочки кабелей и т. п.
При прикосновении к заземл¨енному оборудованию, оказавшемуся под на- пряжением, человек находится в зоне растекания тока, то есть в зоне, каж- дая точка которой имеет определ¨енный электрический потенциал, обуслов- ленный протеканием через заземлитель тока замыкания на землю.
Напряжение шага — напряжение между точками земли, обусловленное рас- теканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека. Если человек находится вблизи заземлителя, с которого в землю стекает ток, или вблизи места случайного замыкания на землю, то часть этого тока может ответвляться и проходить через ноги человека. Наиболь- ший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается пропорционально квадрату радиуса и на расстоянии, пример- но равном 20 м, может быть принят равным нулю. Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жизненно важные органы. Кроме того, рост человека обуславливает боль- шую разность потенциалов, приложенных к его телу.
Все существующие меры защиты от поражения электрическим током по принципу их действия можно разделить на три группы: обеспечение недоступ- ности токоведущих частей оборудования; снижение напряжения прикосновения
(а следовательно, и тока через человека) до безопасного значения; ограничение продолжительности воздействия электрического тока на организм человека.
Поражение человека электрическим током происходит в том слу- чае, если при прикосновении к электроустановке человек попадает под электрическое напряжение, а также, если доза тока, проходя- щего через тело человека, с уч¨етом продолжительности воздей- ствия превысит допустимое нормами значение (ГОСТ 12.1.038-
82* «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значе- ния напряжений прикосновения и токов»).
Организационные мероприятия для обеспечения электробезопасности преду- сматривают инструктаж и обучение безопасным методам труда, проверку знаний правил безопасности и инструкций; допуск к проведению работ оформляется за- полнением соответствующего наряда; работы должны проводиться под контролем ответственного лица. Технические мероприятия должны предусматривать отклю- чение установки от источника напряжения, снятие предохранителей и другие меро- приятия, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения к месту работы; установку знаков безопасности и ограждения остающихся под напряже- нием токоведущих частей, рабочих мест и др.
Изолирующие защитные средства служат для изоляции человека от токове- дущих частей и от земли; делятся на основные и дополнительные. Основными
4.8 Электрический ток
89
являются защитные средства, способные надежно выдерживать работу напряже- ния электроустановки и допускающие касание токоведущих частей, находящихся под напряжением. В установках до 1000 B — клещи токоизмерительные и изолиру- ющие, диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками, указа- тели напряжения. В установках выше 1000 B используются штанги изолирующие оперативные и измерительные, клещи изолирующие и токоизмерительные, ука- затели напряжения, изолирующие устройства и т. д. Основные электрозащитные средства изготавливаются из материалов с устойчивой диэлектрической характе- ристикой (фарфора, эбонита, специальных пластмасс, древесно-волоконных пла- стиков и т. п.) Дополнительными являются изолирующие средства защиты, не рас- считанные на напряжение электроустановки и самостоятельно не обеспечивающие безопасность персонала; их применяют вместе с основными в виде дополнитель- ной меры защиты. В электроустановках напряжением до 1000 B к ним относятся диэлектрические перчатки, галоши, коврики, а также изолирующие подставки.
Ограждающие защитные средства — различные переносные ограждения, слу- жащие для временного ограждения токоведущих частей, предотвращающие воз- можность прикосновения к ним.
Вспомогательные защитные средства — это инструменты, приспособления и устройства, предназначенные для защиты электротехнического персонала от па- дения с высоты (предохранительные пояса, страхующие канаты и др.); для безопас- ного подъема на опоры (монтерские когти, лазы для подъема на бетонные опоры и т. п.); для защиты от световых, тепловых или химических воздействий (защит- ные очки, респираторы, противогазы, брезентовые рукавицы и др.); для защиты от шумов (противошумные наушники, шлемы и т. д.).
При работах в электроустановках существует опасность потери ориентиров- ки работающими; для предотвращения этого следует предварительно обозначить специальными знаками (предупредительными плакатами) места, где могут произ- водиться работы, и соседних участков установки, прикосновение и приближение к которым опасно. Правила техники безопасности предусматривают отбор по со- стоянию здоровья персонала для обслуживания действующих электроустановок.
Для этого производится медицинское освидетельствование персонала при поступ- лении на работу и периодически один раз в два года. Этот отбор преследует и дру- гую цель — не допустить к обслуживанию людей с недостатками здоровья, которые могут мешать их производственной работе или послужить причиной ошибочных действий, опасных для него и других лиц.
Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или е¨е эквивалентом металлических потенциалов частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус или по другим причинам. Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения между корпусом, оказав- шимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Ток, проходящий че- рез человека, может достигать опасных значений. При наличии заземления корпуса величина тока снижается до безопасной, напряжение прикосновения также незна- чительно (порядка 1 В). Заземление выполняют с целью обеспечения безопасно- сти людей при нарушении изоляции токоведущих частей (защитное заземление);
обеспечения нормальных режимов работы установки (рабочее заземление); защи- ты электрического оборудования от перенапряжения; защиты зданий и сооружений от атмосферного электричества (молнезащита); защиты от статического электри-
90
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и производственная среда
чества. Заземление выполняется при помощи естественных, искусственных или смешанных заземлителей. Естественные заземлители — заземлители, в качестве которых используют электропроводящие части строительных и производственных конструкций и коммуникаций (проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей,
горючих или взрывоопасных газов и смесей и канализационных систем; трубы ар- тезианских скважин; металлические конструкции и арматура железобетонных кон- струкций зданий и сооружений, имеющих соединения с землей; свинцовые обо- лочки кабелей, проложенных в земле, и т. д.). При невозможности использования естественных заземлителей, если их сопротивление выше допустимого по нормам,
необходимо сооружать искусственные заземлители, изготовленные из черной ста- ли, оцинкованной стали, из меди.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление обеспечивает превращение замыкания на корпус в одно- фазное короткое замыкание, при котором возникает ток большой силы, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить повре- жденную установку от питающей сети. Такой защитой могут быть плавкие предо- хранители, автоматы, осуществляющие защиту одновременно и от токов короткого замыкания, и от перегрузки.
Защитное отключение — быстродействующая защита, обеспечивающая авто- матическое отключение электроустановки напряжением до 1000 B при возникно- вении в ней опасности поражения электрическим током. Безопасность обеспечи- вается быстродействующим (0,1–0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования,
нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям,
находящимся под напряжением. Автоматический выключатель отключает участок электроустановки при получении сигнала от прибора защитного отключения. При- бором защитного отключения является реле напряжения, которое срабатывает, ес- ли напряжение между корпусом электроустановки и землей, превышает установку напряжения срабатывания реле, значение которого выбирают равным предельно допустимому напряжению прикосновения.
Выравнивание потенциала — метод снижения напряжения прикосновения и ша- га между точками электрической цепи, к которым возможно одновременно прикос- новение или на которых может одновременно стоять человек. Для выравнивания потенциала в землю укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площа- ди, занятой оборудованием. В случае замыкания на корпус человек, находящийся в этой цепи замыкания, оказывается под малым напряжением.
Малое напряжение — эффективная мера защиты, однако область ее примене- ния невелика, что обусловлено трудностями создания протяженных сетей и мощ- ных электроприемников малого напряжения (не более 42 В). Источниками малого напряжения могут быть специальные понижающие трансформаторы.
Изоляция токоведущих частей — основное условие, обеспечивающее безопас- ность эксплуатации и надежность электроустановок. Применяется изоляция нес- кольких видов. Рабочая изоляция — это электрическая изоляция токоведущих ча- стей электроустановки, обеспечивающая е¨е нормальную работу и защиту от пора- жения электрическим током. Рабочей изоляцией является эмаль и оплетка обмо-
4.8 Электрический ток
91
точных проводов, пропиточные лаки и компаунды, изоляция кабеля и проводов.
Дополнительная изоляция — предусматривается дополнительно к рабочей в случае ее повреждения. Дополнительной изоляцией могут быть пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и др. Двойная изоляция — электрическая изоляция,
состоящая из рабочей и дополнительной. Двойная изоляция считается вполне до- статочной для обеспечения электробезопасности. Поэтому электроинструментом и другими устройствами с двойной изоляцией разрешается пользоваться без при- менения других защитных средств. Усиленная изоляция — улучшенная рабочая изо- ляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция. Свойства пластмассы (невысокая механическая прочность, ненадежность соединений с металлом и др.) ограничивают область применения двойной изоляции: ее используют в электрооборудовании небольшой мощности (электрифицированный ручной инструмент, переносные приборы).
Защитное разделение электрических сетей — это разделение электрической се- ти на отдельные электрически несвязанные между собой участки с помощью раз- делительных трансформаторов. Защитное разделение сетей обычно используют в электрических установках, эксплуатация которых связана с особой и повышен- ной опасностью.
Помещения, в которых находятся электроустановки, классифицируют по со-
стоянию их внутренней среды следующим образом:
сухие (относительная влажность воздуха не превышает 60%);
влажные (относительная влажность 60. . .75%; кратковременное выделение паров и влаги);
сырые (относительная влажность длительное время превышает 75%);
особо сырые (относительная влажность близка к 100%; стены, пол и пото- лок покрыты влагой);
жаркие (температура воздуха длительное время превышает 30
○
С);
пыльные (такое количество пыли, что она может оседать на проводах, про- никать внутрь машин и аппаратов);
с химически активной средой (наличие паров или отложений, разруши- тельно действующих на изоляцию и токоведущие части электрооборудования).
По степени опасности поражения электрическим током выделяют следую- щие помещения:
с повышенной опасностью, для которых характерно наличие одного из сле- дующих факторов: сырости или проводящей пыли; токопроводящих по- лов — металлических, земляных, кирпичных и т. д.; высокой температуры;
возможности одновременного прикосновения человека к металлическим частям, имеющим соединение с землей, и металлическим корпусам элек- трооборудования, которые могут оказаться под напряжением при повре- ждении изоляции;
особо опасные, характеризующиеся наличием одного из следующих факто- ров: особой сырости; химически активной среды; одновременно двух или более условий повышенной опасности;
92
Глава 4. Безопасность жизнедеятельности и производственная среда
без повышенной опасности, где отсутствуют перечисленные выше факто- ры, создающие повышенную или особую опасность.
4.9 Статическое электричество
Существование человека в любой среде связано с воздействием на него и среду обитания электромагнитных полей. В случае неподвижных электрических зарядов мы имеем дело с электростатическими полями.
Наряду с естественными статическими электрическими полями в условиях техносферы и в быту человек подвергается воздействию искусственных статиче- ских электрических полей.
Электрические поля от избыточных зарядов на предметах, одежде, теле чело- века оказывают большую нагрузку на нервную систему человека, также чувстви- тельна к электростатическим электрическим полям и сердечно-сосудистая система организма.
В данном разделе рассмотрены такие вопросы, как причины возникновения статического электричества, его воздействие на организм человека, а также сред- ства защиты от статического электричества.
Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материа- лов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной элек- тролизации.
Электролизация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектри- ческого и проводящего материалов, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов,
причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость, заряжает- ся положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектри- ческие свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопле- ние зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется.
Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием электрических свойств материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие электрических свойств, тем интенсив- нее происходит образование электрических зарядов.
Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напря- жение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.
Заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании твердых материа- лов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина), при обработке диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла), при сматывании тканей, бумаги, пленки (напри- мер, полиэтиленовой).
Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электри- ческая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукци-