Опасность электрического тока

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением. Основными изолирующими средствами для обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В служат изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, изолирующие лестницы, площадки. Дополнительными изолирующими средствами являются диэлектрические калоши, коврики, изолирующие подставки.

Рассмотрим зануление более подробно, чем другие способы и средства обеспечения электробезопасности. Зануление представляет собой превращение замыкания на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание. В результате возникает большой ток короткого замыкания, который вызывает срабатывание токовой защиты и отключение поврежденного участка. Зануление состоит в преднамеренном соединении металлических контактов ведущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие пробоя изоляции, нулевым защитным проводником. При замыкании любой фазы корпуса образуется контур короткого замыкания, характеризуемый силой тока большой величины, достаточной для выбивания плавких предохранителей в фазных питающий проводах. Таким образом электроустановка обесточивается. На случай обрыва нулевого провода на участке, близком к нейтрали, предусматривается повторное заземление нулевого проводника.  По этому заземлению ток стекает на землю, откуда попадает в заземление нейтрали, по нему во все фазные провода, включая провод, имеющий пробитую изоляцию, далее на корпус. Образуется контур короткого замыкания. Принципиальная схема зануления изображена на рисунке 3.  

 

 

Рисунок 3 – Принципиальная схема зануления.

1 – корпус однофазного приемника  тока; 2 – корпус трехфазного приемника  тока;        3 – предохранители; 4 – заземлители; Ik - ток однофазного короткого замыкания;       Ф – фазный провод; Uф – фазное напряжение; НР – нулевой рабочий проводник;      НЗ – нулевой защитный проводник; КЗ – короткое замыкание.

 

Занулением называется защитное мероприятие, применяемое только в сетях с заземленной нейтралью напряжением ниже 1000 В, предназначенное для защиты людей от напряжения, возникающего на металлических частях оборудования, нормально не находящихся, но могущих оказаться под напряжением при тех или иных повреждениях изоляции, и заключающееся в создании в поврежденной цепи значения тока, достаточного для надежной работы защиты[1]. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека. При подключении корпусов электроустановок к нулевому проводу любое замыкание становится однофазным коротким. Ток короткого замыкания определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи:

 

Iк.з.= Uф /( rт /3 + rф.пр.+ rн) , А;

где rт – сопротивление обмоток трансформатора, Ом;

       rф.пр. - сопротивление фазного провода, Ом;

        rн - сопротивление нулевого провода, Ом.

 

При rт /3+ rф.пр.= rф ток короткого замыкания будет равен

 

Iк.з. = Uф / ( rф + rн), А;

 

где rф – фазное сопротивление, Ом.

Если принять rф = rн , то при замыкании на корпус напряжение на нем, равное падению напряжения на нулевом проводе, составит:

 

Uн = Iк.з. ∙ rн = Uф ∙ rн / (2 rн ) = Uф / 2 = Uк.

 

При фазном напряжении, равном 220 В напряжение на корпусе будет равным 110 В. По условиям безопасности появление такого напряжения на корпусе допустимо в течение не более полусекунды. За это время в ряде случаев автоматическое отключение установки не произойдет. Поэтому для повышения безопасности нулевой провод повторно заземляют. В этом случае при замыкании на корпус ток замыкания на землю составит:

 

Iк.з. = Uн / ( Rо + Rп ), А;

 

где Rо – сопротивление заземления нейтрали, Ом;

       Rп - сопротивление повторного заземления, Ом.

В случае применения повторного заземления срабатывает цепь повторного заземления, включенная параллельно вышеописанной. При условии соблюдения принятых допущений падение напряжения на сопротивлении повторного заземления составит:

 

Uз = Iк.з. ∙ Rп = Uк / 2 = Uф / 4, В.

 

Сравнивая формулы Uк = Uф /2  и  Uз = Uф /4 получим, что повторное заземление при замыкании на корпус снижает его потенциал, таким образом повышает его безопасность. При фазном напряжении, равном 220 В, напряжение на корпусе будет не 110 В, а 55 В. Такое напряжение допускает увеличение времени срабатывания защиты до одной секунды. Применение повторного заземления нулевого провода дает аналогичное снижение потенциала на корпусе оборудования и при обрыве нулевого провода. В сети с глухозаземленной нейтралью нельзя соединять части корпусов электроустановок с нулевым проводом с частями, заземленными на отдельные заземлители, потому что при замыкании на одном из корпусов электроустановок, подсоединенных к отдельному заземлителю, напряжение на нем достигает опасной величины. В этом случае корпуса электроустановок, неправильно подсоединенных к нулевому проводу, окажутся под опасным напряжением относительно земли. Зануление должно быстро, в течении двух десятых секунды, отключить поврежденную электроустановку от сети, в то же время обеспечить безопасность прикосновения человека к зануленному корпусу в аварийный период. Контроль зануления производится после монтажа электроустановки, капитального ремонта, реконструкции и один раз в пять лет в процессе эксплуатации. Контроль включает в себя внешний осмотр цепи, измерение сопротивления петли фазы, нулевого провода, и измерения сопротивления рабочего и повторного заземлений. Не должно быть обрывов и неудовлетворительных    контактов [2]. Некоторые требования, предъявляемые к занулению:

а) проводимость нулевого провода должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. На воздушных линиях через каждые 250 м, а также на концах линии и ответвлениях длиной более 200 м должны быть заземлители нулевого провода вне зависимости от материала опор. Сопротивление заземления каждого из этих повторных заземлителей должно быть не более 10 Ом, а в сетях, в которых сопротивление заземления нейтралей генераторов и трансформаторов принято равным 10 Ом, оно может составлять 30 Ом. Сопротивление заземляющего устройства из повторных заземлителей должно быть 10 Ом, основного – 4 Ом;

б) ток короткого замыкания, возникающий в сети, должен превышать номинальный ток предохранителя;

в) при защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только магнитный расцепитель, проводник должен быть выбран таким образом, чтобы в петле фаза-нуль был обеспечен ток короткого замыкания, равный току вставки мгновенного срабатывания, умноженному на коэффициент, учитывающий разброс значений, и на коэффициент запаса [1].

 

 

 

6 Организационные и технические  мероприятия по обеспечению электробезопасности  

 

 

Устройство и эксплуатация электроустановок должно осуществляться с соблюдением Правил устройства электроустановок, Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, а также отраслевых правил. На каждом предприятии приказом администрации из числа специально подготовленного инженерно-технического персонала должно быть назначено лицо, ответственное за электрохозяйство. Лица, ответственные за электрохозяйство, должны проходить обучение и проверку знаний вышеперечисленных Правил, а также иметь удостоверение установленной формы на право обслуживания электроустановок предприятия и соответствующую квалификационную группу по электробезопасности. К персоналу, обслуживающему электроустановки, правилами техники безопасности предъявляются определенные, довольно жесткие требования. К работе на электроустановках допускаются только лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование. Рабочие проходят обучение правилам техники безопасности и оказания доврачебной помощи. Квалификация рабочих подтверждается присвоением квалификационной группы. По условиям электробезопасности все электроустановки и сети разделяют по используемому напряжению до     1000 В и свыше 1000 В. Такое разделение определяется тем, что обслуживание установок напряжением более 1000 В требует соблюдения дополнительных мер безопасности, и они должны обслуживаться высококвалифицированным персоналом. К организационным мероприятиям относят оформление наряда на работу, допуск к работе, надзор за выполнением работ, оформление перерыва в работе, перемену места выполнения работ, окончание работы. Оформление работы на электроустановках производится по наряду, по распоряжению. Наряд оформляется на специальном бланке. Нарядом определяются содержание, место работы, время ее начала и окончания, условия ее безопасного выполнения, состав бригады, а также лица, ответственные за безопасное выполнения работ. К техническим мероприятиям относят отключение напряжения, вывешивание предупредительных плакатов типа « Не включать – работают люди !», « Стой – высокое напряжение !», « Не влезай – убьет !», ограждение места работы, проверку отсутствия напряжения, наложение временных заземлителей, перемычек, а также защитные средства.   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Оказание первой доврачебной помощи при поражении электрическим током

 

 

При поражении электрическим током важнейшее значение имеет быстрая и квалифицированная первая помощь пострадавшему. Необходимо помнить, что оживление эффективно, если оно начато не позднее четырех минут после остановки сердца. Если пострадавший сам не в состоянии освободиться от действия электричества, то ему необходимо оказать помощь, при этом необходимо принять меры безопасности, чтобы не пострадать тому, кто оказывает помощь. Правила освобождения пострадавшего показаны на рисунке 4. Подходить к пострадавшему следует короткими шагами, чтобы не попасть под шаговое напряжение. Необходимо отключить электроэнергию ближайшим выключателем или перерубить или замкнуть металлом провода, при этом пользоваться нетокопроводящим предметом для изоляции от металла.

 

 

 

Рисунок 4 – Освобождение от тока.

а – оттаскивание за одежду; б – снятие провода с тела; в – перерубывание проводов.

Если после отключения тока пострадавшему угрожает падение с высоты, нужно принять меры против падения и ушибов пострадавшего. После освобождения пострадавшего от воздействия электричества, ему необходимо оказать доврачебную помощь в соответствии с его состоянием, причем на месте его нахождения, если это не угрожает жизни пострадавшего или оказывающего помощь. Если пострадавший не потерял сознание и может самостоятельно передвигаться, отвести в помещение для отдыха, положить, дать выпить воды. При травме оказать помощь, направить в медпункт, вызвать врача. Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но нормально дышит и прослушивается пульс, необходимо вызвать врача и оказать помощь на месте, привести в сознание, дать понюхать нашатырный спирт, обеспечить поступление свежего воздуха. Если пострадавший находится в тяжелом состоянии, не дышит или дышит тяжело, прерывисто, то, вызвав врача, необходимо немедленно приступить к искусственному дыханию. Перед искусственным дыханием нужно раскрыть рот пострадавшего, освободить рот от посторонних предметов, вынуть зубные протезы и в процессе оказания помощи освободить пострадавшего от стесняющей одежды, расстегнуть ворот, освободить пояс. Эффективный метод искусственного дыхания – контактный метод вдувания воздуха изо рта спасающего в рот пострадавшего – изображен на рисунке 5.   

 

 

 

Рисунок 5 – Искусственное дыхание.

Этот способ позволяет в четыре раза больше подать воздуха в легкие пострадавшего при каждом вдохе, чем при других способах искусственного дыхания. Оказывающий помощь делает глубокий вдох, плотно прижимает свой рот через марлю, платок ко рту пострадавшего и с силой вдувает воздух, при этом закрывает пальцами нос пострадавшего. Можно вдувать воздух через нос, перекрыв рот. Необходимо следить, чтобы воздух не попал в желудок. Вдувание воздуха производится каждые пять секунд, около 12 раз в минуту. После каждого вдувания освобождают рот и нос пострадавшего для свободного выдоха воздуха из легких. При отсутствии пульса продолжают искусственное дыхание и одновременно приступают к проведению наружного массажа сердца. Наружный массаж сердца изображен на    рисунке 6. 

 

 

 

Рисунок 6 – Наружный массаж сердца.

 

Наружный, прямой, массаж сердца поддерживает кровообращение. Оказывающий помощь накладывает на нижнюю часть груди пострадавшего обе руки друг на друга ладонями вниз и ритмично от 60 до 80 раз в минуту надавливает вертикально вниз. После каждого надавливания отнимает руки, чтобы грудная клетка расширилась, а сердце наполнилось кровью. Целесообразнее помощь оказывать вдвоем поочередно, делая массаж сердца и искусственное дыхание, меняясь через 10 минут, причем производят одно вдувание и пять надавливаний. Если оказывает помощь один, то после двух глубоких вдуваний производят 15 надавливаний на грудную клетку. При этом способе лучше, если пострадавший лежит на спине, под лопатками – валик из одежды. Голову запрокидывают назад, но можно проводить искусственное дыхание и в положении пострадавшего сидя и стоя. При запрокидывании головы назад открывается рот пострадавшего и освобождается путь воздуха в легкие. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Расчетная часть

 

 

8.1 Исходные данные

 

Необходимо выбрать тип средств для обеспечения коллективной электробезопасности, рассчитать их необходимые параметры, обосновать их эффективность при следующих исходных данных:

- напряжение трансформатора 380 / 220 В;

- мощность трансформатора 50 кВ*А;

- мощность электродвигателя 20 кВт;

- расстояние от трансформатора до места установки электродвигателя 100 м;

- сеть трехфазная, четырехпроводная  с глухозаземленной нейтралью;

- температура воздуха в помещении  +25 °С.

Недостающими данными необходимо задаться самостоятельно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2 Расчет зануления как  средства обеспечения коллективной  электробезопасности

 

Для обеспечения коллективной электробезопасности целесообразно выбрать зануление, так как это защитное мероприятие применяется в сетях с зеземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Исходные данные подходят под эти параметры. Все недостающие данные, коэффициенты необходимо выбирать для  взрывопожароопасных помещений, так как рассматриваемый объект, зерноочистительное отделение мельницы предприятия                  ОАО «Краснодарзернопродукт», является опасным производственным объектом и относится по пожарной опасности к категории Б.

Выбранные параметры изоляции: кабель с резиновой изоляцией с медными жилами, проложенный в воздухе.