Средства защиты от электрического тока

В общем числе травм на производстве с временной доля электротравм незначительна – около 2 %, однако среди травм с летальным исходом электротравмы занимают ведущее место – более 12%, т.е. каждая седьмая смертельная травма вызвана электрическим током. Основными причинами массовости электротравматизма являются:

– физиологическая несовместимость электрического тока и биологических процессов в организме;

– отсутствие внешних признаков опасности оголенных токоведущих частей или металлических конструкций, случайно оказавшихся под напряжением (нет дыма, свечения и других угрожающих признаков);

– недооценивание работниками величины опасности.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей зависит от:

– рода и величины напряжения и тока;

– частоты электрического тока;

– пути через тело человека и продолжительности воздействия электрического тока или электромагнитного поля на организм человека;

– условий внешней среды.

Электробезопасность – система организационных, технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, ЭМП и статического электричества (ГОСТ 12.1.009-99):

– выполнением организационных мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок (ГОСТ 12.1.019-79* «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты»);

– выполнением технических мероприятий при подготовке рабочих мест со снятием напряжения;

– применением мер защиты от поражения электрическим током;

– использованием средств защиты в электроустановках;

– молниезащитой зданий, сооружений, промышленных коммуникаций;

– организацией технической эксплуатации электроустановок.

Технические мероприятия при подготовке рабочих мест со снятием напряжения включают в себя следующие:

– производство необходимых отключений и создание видимого разрыва цепи (рубильник);

– вывешивание запрещающих плакатов, например, «Не включать. Работают люди»;

– проверка отсутствия напряжения на обесточенных токоведущих частях, подлежащих заземлению;

– наложение переносного заземления;

– ограждение оставшихся под напряжением других токоведущих частей и вывешивание предписывающих плакатов «Работать здесь»

Меры защиты от поражения электрическим током объединяются в три группы: обязательные мероприятия, меры защиты от прямого прикосновения и меры защиты от косвенного прикосновения. Обязательные мероприятия: соблюдение расстояний до токоведущих частей; применение блокировок для предотвращения ошибочных действий оператора; применение предупреждающих сигнализации, надписей и плакатов; использование устройств для снятия ЭМП и другие.

В целом, меры обеспечения электробезопасности сводятся к трём путям (рис.3).

Рисунок 3 – Пути обеспечения электробезопасности

Каждый случай поражения электрическим током имеет свои особенности, но все множество причин протекания тока через тело человека можно объединить в следующие группы:

1. Двухполюсное прикосновение.

Суть: человек двумя точками тела касается разнополярных токоведущих частей. Случат такого прикосновения происходят относительно редко, как правило, в результате грубого нарушения техники безопасности при эксплуатации электроустановок напряжением ниже 1000 В (открытые рубильники, незащищенные клеммные платы и др.). Т.к. напряжение прикосновения равно рабочему напряжению сети, то ток, проходящий через тело человека превышает значения тока, вызывающего фибрилляцию (100 мА), поэтому такой контакт приводит к летальному исходу.

Защита: т.к. средствами автоматического контроля выявить наличие человека в цепи невозможно (человек включается параллельно сопротивлению нагрузки сети), следовательно, необходимо строгое соблюдение организационных мероприятий.

2. Однополюсное (однофазное) прикосновение

Суть: человек касается токоведущей части только одной точкой тела. Чаще всего такое прикосновение возможно при касании человека корпуса электротехнического изделия. Именно в этом случае возникают большинство электротравм.

Защита: выбор средств защиты обусловливается видом электроустановки и условиями её эксплуатации и могут быть представлены защитным заземлением, занулением, отключением, разделением сетей и контролем изоляции.

3. Остаточный заряд

Суть: под остаточным, понимается заряд на конденсаторе, сохраняющийся некоторое время после отключения источника питания. Поражение человека происходит при прикосновении его к одной из обмоток конденсатора. Чаще всего от остаточного заряда формируются вторичные электротравмы.

Защита: соблюдение основного правила техники безопасности: после снятия рабочего напряжения не берись за токоведущие части, предварительно не разрядив ёмкости.

4. Наведенный заряд

Суть: в этом режиме человек прикасается к металлическому нетоковедущему предмету, находящемуся в зоне внешнего электромагнитного поля. Формы проявления разнообразны. Опасными последствиями являются вторичные электротравмы, ожог искровым разрядом, пожар при воспламенении топлива.

5.Заряд статического электричества

Суть: человек прикасается к металлическому предмету, изолированному от земли или к конструкции из изоляционного материала, несущего заряд статического электричества. Возможность формирования статического электричества увеличилась в связи с массовым применением пластмасс, обладающих высоким сопротивлением.

Защита: обеспечивается путём формирования цепей для снятия зарядов статического электричества (заземление металлоконструкций, снижение омнического сопротивления изоляционных материалов путём введения в них проводящих примесей, периодического обливания изоляционных конструкций проводящими жидкостями ит.д.)

6. Напряжение шага

Суть: действию тока человек может подвергнуться, находясь на поверхности земли вблизи места замыкания на землю. Напряжением шага называется разность потенциалов двух точек поверхности земли, на которых находится человек, при этом в расчётах ширина шага принимается равной 0.8 м. Этот вид напряжения зависит от максимального потенциала в зоне растекания и расстояния, на котором находится человек от места замыкания.

7. Электрический пробой воздушного промежутка

Суть: эта схема включения характерна для высоковольтных цепей, когда человек приближается на недопустимо близкое расстояние к высоковольтной токоведущей части. В результате происходит электрический пробой воздушного промежутка и формируется дуговой разряд. При неблагоприятных условиях, когда цепь тока не прерывается, термическую травму завершает биологическое поражение током и формируется ожог, разрушаются кожные покровы, мышечная и костная ткани.

Защита: достигается путём обеспечения недоступности токоведущих частей оборудования.

Итак, все виды мероприятий по защите человека от поражения электрическим током объединяются в две группы: организационные и технические, которые способны

Рисунок 4 – Технические средства обеспечения электробезопасности

защитить человека как при прямом, так и при косвенном контакте с токоведущими частями электрооборудования.

Выбор технических способов (рис. 4) и средств защиты устанавливаются с учетом:

а) номинального напряжения, рода и частоты тока электроустановки;

б) способа электроснабжения (от стационарной сети, от автономного источника питания электроэнергией);

в) режима нейтрали (средней точки) источника питания электроэнергией изолированная, заземленная нейтраль);

г) вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные);

д) возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых должна производиться работа;

е) характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока:

– однофазное (однополюсное) прикосновение;

– двухфазное (двухполюсное) прикосновение;

– прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением;

ж) возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону растекания тока;

з) видов работ: монтаж, наладка, испытание, эксплуатация электроустановок, осуществляемых в зоне расположения электроустановок, в том числе в зоне воздушных линий электропередачи.

и) условий внешней среды:

· особо опасные помещения – характеризуются наличием одного из трёх условий: особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100%; химически активной среды, когда содержащиеся пары или образующиеся отложения действуют разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования; двух и более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

· помещения повышенной опасности – характеризуются наличием следующих признаков: сырости, когда относительная влажность превышает 75%; высокой температуры воздуха (выше 35ºC); токопроводящей пыли (угольная, металлическая и др.); токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.п.); возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

· помещения без повышенной опасности – это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами, т.е. в которых отсутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасным.

· на открытом воздухе.

Приведем краткую характеристику способов реализации средств защиты от электроопасности.

1) Изоляция токопроводящих частей и её непрерывный контроль. Для предупреждения электропоражений применяется рабочая изоляция токоведущих частей, кроме того применяется двойная изоляция – это изоляция металлических частей электрооборудования нормально не находящихся под напряжением. Согласно Правил устройства электроустановок сопротивление изоляции должно быть не менее 0.5 – 10·10⁶ Ом. Этот метод защиты имеет недостаток – при пробое на корпусе работа установки не прекращается и человек не подозревает об опасности. Основной характеристикой изоляции является сопротивление, которое способно уменьшаться при увлажнении, загрязнении, нагревании, в связи с чем, необходим постоянный контроль за её состоянием. Существуют основные и дополнительные изолирующие средства. Основными называют такие средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение. Дополнительные средства усиливают изоляцию человека от токопроводящих частей и земли. В таблице 1 приведены основные сведения об изолирующих электрозащитных средствах.

Таблица 1 – Классификация изолирующих электрозащитных средств

2) Обеспечение недоступности токоведущих частей. Прикосновение к токоведущим частям электроустановок всегда опасно, а при напряжении выше 1000 В опасно даже приближение к токоведущим частям. Чтобы исключить прикосновение или приближение к токоведущим частям обеспечивается недоступность посредством:

– сплошных или сетчатых ограждений;

– блокировок (при напряжении выше 250 В), которые автоматически отключают питание от токоведущих частей электроустановок;

– расположении токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

3) Защитное отключение – система защиты, обеспечивающая безопасность путём автоматического отключения электроустановки за 0.03 – 0.1 секунды при возникновении аварийной ситуации. При применении защитного отключения безопасность обеспечивается её быстродействием. Устройства защитного отключения наиболее эффективное средство обеспечения электробезопасности, однако, как любая сложная система обладает определённым уровнем надёжность, что обусловливает необходимость их применения в сочетании с защитным заземлением и занулением.

4) Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус, что достигается путём уменьшения потенциала заземлённого оборудования, а также путём выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземлённого оборудования. Область применения:

– сети, напряжением до 1000 В переменного тока трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а так же постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока;

– сети напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока.

Защитное заземление необходимо отличать от рабочего и заземления молниезащиты. Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи. Заземление молниезащиты – преднамеренное соединение с землёй молниеприёмников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Осуществляется защитное заземление с помощью заземляющего устройства – совокупности проводников к заземлителю. Заземлитель – проводник или совокупность соединённых между собой проводников, находящихся в соприкосновении с землёй. Заземлители могут быть естественными (находящиеся в земле металлические предметы) и искусственными (вертикальные и горизонтальные электроды). Заземляющее устройство бывает 2 видов: контурное и выносное. Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование. Т.к. электроды распределяются по площадке равномерно, то контурное заземление называют распределённым. В случае, если оборудование, подлежащее защите расположено рассредоточено или при высоком сопротивлении земли на данной территории (песчаные или скалистые грунты) применяют выносное зеземляющее устройство. Недостатком выносного устройства является отдалённость заземлителя от защищаемого оборудования.

5) Защитное зануление предназначено для защиты в трёхфазных четырёхпроводных сетях с глухозаземлённой нейтралью, работающих под напряжением до 1000 В, т.к. в этих сетях использование защитного заземления не эффективно. Обычно это сети 220/127, 380/220, 660/380 В. Зануление – это преднамеренное соединение с нулевым защитным проводником металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно превращает пробой на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводами и способствует протеканию тока большой силы через устройства защиты сети, а конечном итоге – быстрому отключению поврежденного оборудования. Ток короткого замыкания должен в 3 раза превышать номинальный ток плавкой вставки предохранителя.

6) Электрическое разделение сетей – это разделение электрической сети на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделительных трансформаторов. Из-за большой протяженности и разветвлённости электрической сети, она имеет большую ёмкость и небольшое сопротивление исправной изоляции фаз. Вследствие этого могут возникнуть большие токи замыкания на землю и повышается опасность при прикосновении человека к фазе. Для снижения этой опасности электрическую сеть разделяют на несколько небольших сетей (до 1000 В) такого же напряжения, т.к. они обладают небольшой ёмкостью и большим сопротивлением фаз.

7) Для обеспечения безопасности работ в действующих электроустановках должны выполняться следующие организационные мероприятия:

– назначение лиц, ответственных за организацию и безопасность производства работ;

– оформление наряда или распоряжения на производство работ (оформление работ нарядом-допуском (в электроустановках с напряжением выше 1000 В), распоряжением (в установках, выполняемых в порядке текущей эксплуатации);

– осуществление допуска к проведению работ в зависимости от вида отвественности работ с электроустановками (в установках с напряжением выше 1000 В выдается наряд-допуск с письменным заданием; для работы с установками до 1000 В и для проведения не ответственных работ в установках выше 1000 В – распоряжение, задание на производство работ дается в устной форме; установки до 1000 В обслуживаются в порядке текущей эксплуатации);

– организация надзора за проведением работ;

– оформление окончания работы, перерывов в работе, переводов на другие рабочие места;

– установление рациональных режимов труда и отдыха.

Таким образом, к работе в электроустановках должны допускаться лица, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда, проверку знаний правил безопасности и инструкций в соответствии с занимаемой должностью применительно к выполняемой работе с присвоением соответствующей квалификационной группы по технике безопасности и не имеющие медицинских противопоказаний.

Для обеспечения безопасности работ в электроустановках следует выполнять:

-отключение установки (части установки) от источника питания;

-проверка отсутствия напряжения;

-механическое запирание приводов коммутационных аппаратов,

-снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий и другие меры, исключающие возможность ошибочной подачи напряжения к месту работы;

-заземление отключенных токоведущих частей (наложение переносных заземлителей, включение заземляющих ножей);

-ограждение рабочего места или остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние.

Вопрос 3