Требования к рабочему месту

■ состояния здоровья человека;

■ фактора внимания.

 

Исход поражения электрическим  током в целом определяется количеством  «поглощенной» организмом энергии  протекания электротока.

 Величина тока, протекающего  через тело человека, зависит  от напряжения, прикосновения и  сопротивления тела человека.

 

IЧ = UПР / RЧ

 

Сопротивление тела человека – величина нелинейная, зависящая  от многих факторов: от сопротивления  кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.д.); от величины тока и приложенного напряжения; от длительности протекания тока.

 

Наибольшим сопротивлением обладает верхний роговой слой кожи:

 ■ при снятом роговом слое RЧ = 600-800 Ом;

■ при сухой неповрежденной коже RЧ = 10-100 кОм;

■ при увлажненной коже RЧ = 1000 Ом.

 

По решению МЭК (Междунарородной электротехнической комиссии), в расчетах по обеспечению защиты от электротравматизма сопротивление человека принимают равным 1 кОм, т.е. RЧ = 1000 Ом.

 

С ростом тока, проходящего  через человека, его сопротивление  уменьшается, т.к. при этом увеличивается  нагрев кожи и растет потоотделение. По этой же причине снижается RЧ с  увеличением длительности протекания тока. Чем выше приложенное напряжение, тем больше ток через человека и тем быстрее снижается сопротивление  кожи человека.

 

Оказывается, что биологическая  ткань реагирует на электрическое  раздражение только в момент возрастания  или убывания тока.

 

Постоянный ток, как не изменяющийся во времени по величине и напряжению, ощущается только в  моменты включения и отключения от источника. Обычно его действие тепловое (при длительном включении). При больших  напряжениях он может вызывать электролиз ткани и крови. По мнению многих исследователей, постоянный ток напряжением до 450 В менее опасен, чем переменный ток того же напряжения.

 Большинство исследователей  пришли к выводу, что переменный  ток промышленной частоты 50-60 Гц является наиболее опасным  для организма.

 

Это объясняется следующим  образом. При приложении к клетке постоянного тока частицы внутриклеточного вещества расщепляются на ионы разного  знака, которые устремляются к внешней  оболочке клетки. Если на клетку воздействует ток переменной частоты, то, следуя за изменениями полюсов переменного  тока, ионы будут перемещаться то в  одну, то в другую сторону. При некоторой  частоте тока ионы будут успевать проходить двойную ширину клетки (туда и обратно). Эта частота и  соответствует наибольшему возмущению клетки и нарушению ее биохимических  функций (50-60 Гц).

 

С увеличением частоты  переменного тока амплитуда колебаний  ионов уменьшается, и при этом происходит меньшее нарушение биохимических  функций клетки. При частоте порядка 500 кГц этих изменений уже не происходит. Здесь опасным для человека являются ожоги от теплового воздействия  тока.

 

Оказывается, что ток в  теле человека проходит не обязательно  по кратчайшему пути. Наиболее опасным  является прохождение тока через  дыхательные органы и сердце по продольной оси (от головы к ногам).

 

Часть общего тока, проходящего  через сердце:

 ■ путь рука - рука – 3,3% общего тока;

■ путь левая рука - ноги – 3,7% общего тока;

■ путь правая рука - ноги – 6,7% общего тока;

■ путь нога - нога – 0,4% общего тока.

 

Исход поражения при воздействии  электрического тока зависит от психического и физического состояния человека.

 

При заболеваниях сердца, щитовидной железы и т.п. человек подвергается более сильному поражению при  меньших значениях тока, т.к. в  этом случае уменьшается электрическое  сопротивление тела человека и уменьшается  общая сопротивляемость организма  внешним раздражителям. Отмечено, например, что для женщин пороговые значения токов примерно в 1,5 раза ниже, чем  для мужчин. Это объясняется более  тонкой кожей женщин.

 

При применении спиртных напитков сопротивление тела человека падает, уменьшается сопротивляемость организма  человека и внимание. Исход поражения  становится все более серьезным.

 

При собранном внимании сопротивление  организма повышается и вероятность  поражения несколько снижается.

Технические средства защиты от поражения электрическим током

Евгений Иванов

 

 

Назначение

 

Технические средства защиты (ТСЗ) предназначены для уменьшения тока через тело человека до безопасного  значения при случайном контакте с токоведущими частями или при  необходимости выполнения работ  под напряжением. Этот эффект достигается  одним из двух способов: либо напряжение прикосновения (то есть напряжение, приложенное  непосредственно к телу человека) уменьшается до безопасного значения, либо оно становится равным нулю.

 

В зависимости от параметров сети (рабочее напряжение, уровни сопротивления  изоляции и емкости относительно земли, режим нейтрали и пр.), технических требований у обеспечению непрерывности питания электроприемников, экономических соображений, особенностей эксплуатации (например, уровень квалификации персонала) и других условий применяют различные виды ТСЗ.

 

Классификация

 

Необходимость применения конкретного  вида ТСЗ при эксплуатации электроустановок указана в ПУЭ и ПЭЭП. Тем  не менее, вопросы обеспечения условий  безопасности прорабатываются не в  период эксплуатации, а на стадии проектирования (изделия, объекта, технологического процесса). Согласно ГОСТ 2.119-73, еще на стадии эскизного  проекта должна быть разработана  программа обеспечения безопасности (ПОБ) проектируемого объекта. Искусство  разработчика и эксплуатационника  состоит в грамотном анализе  возможных причин возникновения  опасных ситуаций на объекте и  в выборе наиболее эффективных и  экономичных средств защиты.

 

В настоящее время наиболее широко применяют следующие ТСЗ:

 

защитное заземление;

зануление;

уравнивание потенциалов;

защитное отключение;

защитное разделение сетей;

выравнивание потенциалов;

защита от опасности перехода высокого напряжения на сторону низшего;

защитное шунтирование;

компенсация емкостных токов;

обеспечение недоступности  токоведущих частей;

контроль изоляции;

двойная изоляция;

защитные средства.

Рассмотрим особенности  применения некоторых из них.

 

Защитное заземление

 

 

Назначение. Защитное заземление - это намеренное соединение металлических  нетоковедущих частей, могущих оказаться  под напряжением, с землей или  ее эквивалентом; оно предназначено  для защиты людей от поражения  током при прикосновении к  этим нетоковедущим частям. Опасное  напряжение на последних может оказаться  по различным причинам - заряды статического электричества, вынос потенциала, разряд молнии, наведенный заряд и пр. Основная из них - случайное замыкание фазы на корпус электротехнического изделия  из-за повреждения электрической  изоляции или механического повреждения  токоведущих частей.

 

 

Прикосновение к корпусу  такого неисправного электроприемника, по существу, является режимом однофазного прикосновения, хотя при этом человек не нарушает правил техники безопасности. Защитное заземление, как основной вид защиты именно в этом режиме в электроустановках, изолированных от земли.

 

 

Принцип действия. Пусть в  электроприемнике полюс 1 замыкается на корпус (рис. 1, а). В этом случае человек, касающийся корпуса, оказывается в режиме прикосновения к полюсу 1 (рис. 1, б). Если бы корпус не был заземлен, то человек мог бы оказаться под опасным напряжением (см. "НЭТ" № 2 (8)) в соответствии с распределением падений напряжения на плечах делителя напряжения (Z1, Rh) - Z2. В данном случае корпус заземлен через сопротивление Rз << Rh, поэтому сопротивление плеча (Z1, Rh, Rз) делителя напряжения становится несоизмеримо меньше сопротивления плеча Z2 (то есть сопротивления изоляции здорового полюса). В результате рабочее напряжение U практически полностью прикладывается к сопротивлению изоляции этого полюса, а напряжение прикосновения Uпр снижается до безопасного значения; соответственно и ток через тело человека Ih = Uпр / Rh оказывается незначительным.

 

Неверная трактовка принципа работы. Зачастую, и даже к некоторых  учебниках, бытует другая трактовка  принципа защиты с применением заземления, которую можно сформулировать следующим  образом: "Без заземления весь ток  течет через тело человека, коснувшегося корпуса неисправного приемника. Если корпус заземлить, то наибольшая часть  тока будет протекать по пути с  наименьшим сопротивлением, то есть через  заземление Rз << Rh. В результате ток через тело человека уменьшается до безопасного значения". Эта трактовка принципа работы неверна. Более того, она опасна, так как, исходя из нее, применяют заземление и в тех случаях, когда оно не улучшает, а наоборот, ухудшает условия безопасности.

 

 

Действительно, когда нет  заземления, через тело человека протекает  ток Ih1, и при наличии сопротивления  Rз << Rh новый ток Ih2 << Ih1 (рис. 2, а и б). Рассмотрим схемы замещения этих режимов, соответствующие приведенному выше неправильному толкованию принципа работы (рис. 2, в и г). Согласно рис. в, ток Ih1 = Uпр / Rh. Неверная трактовка права в том, что при наличии заземления (рис. г) ток Iзам через сопротивление Rз безусловно будет много больше тока Ih2. Но если последний оценить количественно, то, согласно второму правилу Кирхгофа, из схемы рис. г имеем Ih2 = Uпр / Rh = Ih1, то есть небольшой (по сравнению с током замыкания) ток Ih2 имеет прежнее, опасное для жизни значение. Ошибка заключается в том, что в схеме на рис. г не учтено влияние сопротивления изоляции сети. Правильные схемы приведены на рис. 1, б и в, из которых видно, что Uпр2 << Uпр1 и поэтому Ih2 << Ih1. При наличии заземления значение тока уменьшается до безопасного за счет перераспределения напряжения с тела человека на изоляцию здорового полюса сети.

 

 

Неэффективность работы защитного  заземления в сетях с глухим заземлением  нейтрали. Пусть происходит замыкание фазы на заземленный корпус (рис. 3). В контуре "фаза - корпус электроприемника - сопротивление защитного заземления Rз -сопротивление заземления нейтрали R0 - нейтраль обмотки трансформатора" будет протекать ток замыкания Iзам. В этом контуре фазное напряжение Uф распределяется на примерно равных сопротивлениях Rз и R0, то есть напряжение между корпусом неисправного электроприемника и землей максимально может уменьшиться только в 2 раза. При этом Uпрmin = 110 В, то есть ток через тело человека Ih = 110 мА - выше фибрилляционного и порогового неотпускающего тока.

 

 

Тем не менее несанкционированные  инициативные случаи применения заземления в этих сетях достаточно часты. Поскольку  во многих производственных помещениях и в бытовых помещениях шины заземления отсутствуют, корпуса электроприемников в нарушение требований ПУЭ подключают к любым металлоконструкциям, имеющим связь с землей (водопроводные трубы, батареи отопления и пр.). Учитывая социальную опасность подобных операций, рассмотрим подробнее вопрос использования водопроводных труб в целях заземления.

 

На эквивалентной схеме (рис. 4) корпус прибора, получающего  питание от двухпроводной сети с  заземленным нулевым проводом, электрически соединен с трубой Т1 системы водопровода. В случае замыкания фазы на корпус прибора ток замыкания Iзам. протекает по контуру "фаза - корпус -труба Т1 - сопротивление зоны растекания тока с трубы на землю Rтр-з - сопротивление заземления нейтрали R0 - нейтраль обмотки трансформатора". В этом контуре фазное напряжение источника распределяется на сопротивлениях R0 и Rтр-з.. Первое сопротивление подлежит периодическому контролю. Сопротивление Rтр-з - случайная величина, несоизмеримо большая первой. Поэтому основная часть фазного напряжения будет падать на этом сопротивлении, то есть соответствующий потенциал будет на "заземленном" корпусе и на всех трубах.

 

 

Пусть человек касается батареи  отопления Т2 (потенциал равен  нулю) и корпуса прибора. Тогда  Uпр = Uф., то есть сделавший заземление себя же и убил. Пусть другой человек, находящийся в другом помещении и не знакомый с первым, принимает душ (ванну) после работы и касается водопроводной трубы. Потенциал водосточной фановой системы равен нулю. Тогда напряжение прикосновения равно фазному и здесть также вероятна электротравма с летальным исходом.

 

Вынос опасного потенциала по водопроводной трубе угрожает жизни  неограниченного числа людей. Поэтому  использование металлоконструкций, связанных с землей, с целью  заземления корпусов электроприемников ПУЭ запрещает (п. 1.7.73-8). В целях гарантированного обеспечения условий безопасности в зданиях и сооружениях применяется система уравнивания потенциалов, предусматривающая электрическое соединение всех металлоконструкций и нулевого защитного проводника.

 

В следующем номере журнала  мы продолжим разговор о технических  средствах защиты от поражения электрическим  током.

 

 

 

 

В данной статье с названием: техническая защита от поражения  электрическим током, я приведу  примеры тех способов и методов  защиты, благодаря которым возможно значительно обезопасить себя и  других при выполнении электротехнических работ, тем самым снизить до минимума вероятность несчастного случая.

 

 

1. Применение защитных  ограждений.

 

Прикосновение человека к  неизолированной токоведущей части  находящийся под напряжением  является опасным, это факт. Даже зная о наличии напряжения в тех  или иных местах, существует вероятность  случайного прикосновения. Во избежание  подобных случаев, для обеспечения  электробезопасности рабочего персонала  принято делать защитные ограждения вокруг опасных зон (систем, оборудования, частей и т.д.).