Общие сведения по электробезопасности
Основные понятия и определения
Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и электростатических разрядов.
Организационные мероприятия по электробезопасности:
–правильная организация и внедрение безопасныхметодов работ;
–обучение и инструктаж электротехнического персонала;
–контроль и надзор за выполнением правил техники безопасности, приемов работы; механизация и автоматизация технологических процессов.
Технические мероприятия по электробезопасности – обеспечение нормальных метеорологических условий в рабочей зоне, нормированной освещенности, применение необходимых защитных мер и средств; применение безопасных ручных электрических машин(электроинструмента), а также ограждений, блокировок коммутационных электроаппаратов, контрольно-измерительных приборов, спецодежды, спецобуви и др*.
Травма, вызванная воздействием на организм электрического тока или электрической дуги, называется электротравмой.
Электротравмы возможны в результате непосредственного контакта человека с токоведущими частями электроустановки, а также в случаях прикосновения к металлическим конструктивным нетоковедущим частям электрооборудования, изоляция которого нарушена и имеетместо замыкание токоведущих частей на корпус.
Прикосновение человека к токоведущимчастям электроустановки может быть двухфазным (двухполюсным) и однофазным (однополюсным).
Электрическим замыканием на землюназывается случайное электрическое соединение токоведущей части электроустановки непосредственно с землей, нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли.
Зона растекания тока замыкания на землю– зона, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания, может быть условно принят равным нулю.
Напряжением относительно землипри замыкании на корпус называется разность потенциалов между этим корпусом и зоной нулевого потенциала.
Пороговые значения электрического тока
Электрический ток различной силы оказывает различное действие на человека. Выделены пороговые значения электрического тока: пороговый ощутимый ток — 0,6. 1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5. 7 мА при постоянном токе; пороговый неотпускающий ток (ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) — 10. 15 мА при 50 Гц и 50. 80 мА при постоянном токе; пороговый фибрилляционный ток (ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца) — 100 мА при 50 Гц и 300 мА при постоянном электрическом токе.
Напряжение прикосновения – напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
Напряжение шага – напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых стоит человек (на земле, на полу и т. д.).
Заземление – преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением.
Малое напряжение – номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.
Воздействиеэлектрического тока на организм человека
Электрический ток, проходя через тело человека, производит тепловое, химическое и биологическое воздействие, тем самым нарушая нормальную жизнедеятельность.
Химическое действие тока ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их химического состава и, следовательно, к нарушению их функций.
Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток организма, в частности, нервных клеток и всей нервной системы. Такое возбуждение может сопровождаться судорогами, явлениями паралича. В ряде случаев возможен паралич дыхательного аппарата(паралич мышц грудной клетки) и паралич сердца (мышц желудочков сердца),являющийся причиной смертельного исхода. Прекращение работы сердца под действием электрического тока может быть в результате непосредственного действия тока на сердечную мышцу, когда ток проходит через область сердца, или рефлекторным -вследствие нарушения функции центральной нервной системы.
Степень поражения человека и тяжесть электрического удара зависят главным образом от значения тока, проходящего через тело человека, пути тока в теле человека и длительности его прохождения.
Классификация электроустановок
Электроустановки в отношении мер безопасности разделяются на:
–электроустановки напряжением выше 1000 В с глухозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
–электроустановки напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
–электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью;
–электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.
Электромашинными помещениями (ЭМП) называются помещения, в которых совместно могут быть установлены электрические генераторы, вращающиеся или статические преобразователи, электродвигатели, трансформаторы, распределительные устройства, щиты и пульты управления, а также относящееся к ним вспомогательное оборудование, обслуживание которых производится специальным электротехническим персоналом. Общие требования к ЭМП изложены в Правилах устройства электроустановок.
В отношении опасности поражения людей электрическим током все помещения (в том числе и электропомещения ) разделяются на следующие виды:
а) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости или проводящей пыли, токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.), высокой температуры, возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п. с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой;
б) особоопасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: особой сырости; химически активной среды; одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности (п. «а»);
в) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную опасность и особую опасность (п. «а» и «б»).
Проведенный анализ показывает, что опасность поражения человека электрическим током в электроустановках зависит от:
Условно все электроустановки можно разделить на:
«Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) в отношении мер электробезопасности разделяет электроустановки на:
К первой категории относятся электроустановки в сетях 220 кВ и выше работающие с глухим заземлением нейтралей трансформаторов, а также электроустановки в сетях 110-220 кВ, работающие с эффективно-заземленными нейтралями трансформаторов (у части трансформаторов данной сети нейтрали разземлены, либо в нейтрали некоторых трансформаторов включены специальные активные, реактивные или нелинейные сопротивления). Эффективно-заземленные нейтрали применяют для ограничения токов замыкания на землю.
Ко второй категории относятся электроустановки в сетях 3-35 кВ, работающие с изолированной нейтралью при относительно небольшом емкостном токе замыкания на землю, а также электроустановки 3-35 кВ, работающие в режиме резонансного заземления части нейтралей элементов сети. Заземление нейтралей через дугогасящие реакторы или резисторы применяется для ограничения токов замыкания на землю (для компенсации емкостных токов замыкания на землю).
К третьей категории относятся сети 110, 220, 380, 660 В, работающие с глухим заземлением нейтрали и с большими токами замыкания на землю.
К четвертой категории относятся сети до 1 кВ (110, 220, 380 В), работающие с изолированной нейтралью и с малыми (емкостными) токами замыкания на землю.
Условия эксплуатации электроустановок также существенно влияют на опасность поражения. Так, влажность, повышенная температура, едкие пары, токопроводящая пыль изменяют сопротивление изоляции токоведущих частей электроустановки. Под их действием изменяется и сопротивление человека.
В отношении опасности поражения людей электрическим током помещения различаются на:
Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность;
Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:
Особо опасные помещения, характеризуются наличием одного из следующих условий:
Территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.
В таблицах 3.1 и 3.2 представлена классификация помещений по характеру окружающей среды и степени опасности поражения людей электрическим током.
По доступности электрооборудования помещения делятся на:
– закрытые электротехнические – закрытые на замок помещения, в которых установлено электрооборудование, не требующее постоянного надзора. Доступ в эти помещения разрешен только лицам из числа электротехнического персонала на непродолжительное время (помещения распределительных устройств до и выше 1 кВ);
Персонал электротехнический – административно-технический, оперативный, оперативно-ремонтный, ремонтный персонал, организующий и осуществляющий монтаж, наладку, техническое обслуживание, ремонт и управление режимом работы электроустановок (имеющий квалификационные группы II-V по электробезопасности).
– электротехнические – помещения или отгороженные части помещении, в которых установлено электрооборудование, требующее постоянного электротехнического персонала (помещения управления, машинный зал ГЭС и т.д.);
– производственные – помещения, в которых электрооборудование доступно в течение длительного времени электротехнологическому персоналу (мастерские);
Персонал электротехнологический – персонал, у которого в управляемом им технологическом процессе основной составляющей является электрическая энергия (например, электросварка, электролиз и т.д.), использующий в работе ручные электрические машины, переносной электроинструмент (где требуется II или более высокая группа по электробезопасности).
– служебные и бытовые – столовые, раздевалки, служебные конторские помещения, жилые комнаты и т.п.
Таблица 3.1. Классификация помещений по характеру окружающей среды 0 С
По условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д.
С химически активной или органической средой
Постоянно или в течение длительного времени содержаться агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.
Таблица 3.2. Классификация (по ПУЭ) помещений по степени опасности поражения людей электрическим током
В § 3.1 было показано, насколько электрический ток опасен для организма человека, приведены значения тока, который, проходя через тело человека, может вызвать ту или иную степень поражения – электрическую травму.
Включение человека в цепь электрического тока возможно при случайном прикосновении или даже приближении частей его тела на недопустимое расстояние к токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением. Поражение электрическим током возможно и во время прикосновения к конструктивным нетоковедущим металлическим частям электроустановки, нормально не находящимся под напряжением, но оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции (например, обмоток электрических машин и аппаратов, проводов и кабелей и других элементов электрооборудования).
В этих случаях ток, проходящий через человека, будет существенно зависеть как от напряжения электроустановки, схемы включения человека в электрическую цепь, так и от особенностей помещения (температура, влажность, наличие химически активных веществ и др.).
Согласно ПУЭ (разд. I «Общие правила») безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться путем применения надлежащей изоляции, соблюдения соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем их закрытия, ограждения, применения блокировки аппаратов и ограждений, заземления или зануления корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции и ряда других мер, рассмотренных ниже.
Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:
электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
электроустановки напряжением выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);
электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью;
электроустановки напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью.
Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная сеть напряжением выше 1000 В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.
называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания. Электрические сети с номинальным напряжением 110 и 220 кВ имеют нейтрали источника питания (повышающего трансформатора), заземленные на питающих подстанциях. В целях уменьшения значений токов короткого замыкания, в частности однофазного замыкания на землю, используется включение в нейтрали резисторов или реакторов. От районных повышающих трансформаторных подстанций по линиям электропередачи (обычно воздушным) получают питание понижающие трансформаторы, устанавливаемые на главных понизительных подстанциях промышленных предприятий (ГПП) или районных (городских) подстанциях.
Электроустановками напряжением выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю, т. е. с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое сопротивление, являются электрические сети на второй ступени электроснабжения от энергосистем напряжением 10 (6), 20 и 35 кВ, питающие заводские (городские, сельские) и цеховые трансформаторные подстанции. Источником их питания служат понижающие трансформаторы ГПП или районных трансформаторных подстанций, вторичные обмотки которых соединяют в треугольник или звезду и нейтрали изолируют от земли или заземляют через специальные аппараты с большим индуктивным сопротивлением (заземляющие реакторы). В этих сетях в случае замыкания одной из фаз на землю не образуется цепи короткого замыкания, а ток замыкания зависит от состояния изоляции сети и емкости относительно земли.
Электроустановки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью широко применяют для электроснабжения осветительной и силовой нагрузок на промышленных предприятиях, в городском и сельском хозяйстве. Электрические сети этих электроустановок питаются от вторичных обмоток понижающих трансформаторов на второй ступени электроснабжения с номинальным напряжением 400/230. В и служат для питания электродвигателей на номинальное напряжение 380 В и осветительных приборов на 220 В. Это четырехпроводные трехфазные сети, нейтраль источников питания (трансформаторов или генераторов) которых заземляется на подстанции наглухо. Это могут быть также сети, питающиеся непосредственно от трехфазных генераторов номинальным напряжением 400/230 В.
Электрические сети напряжением до 1000 В с изолированной от земли нейтралью – сети на номинальное напряжение потребителей 220, 380 или 660 В, питаются от трехфазных трансформаторов или генераторов, нейтрали и фазы которых не имеют глухого заземления, но присоединены к заземлению через пробивной предохранитель. Эти электросети применяют для питания электроприемников, работающих в условиях повышенной опасности поражения электрическим током (торфяные предприятия, угольные шахты и др.). Пробивной предохранитель служит защитой от возможных перенапряжений во вторичных цепях в случае перехода высшего напряжения первичной обмотки понижающего трансформатора во вторичную цепь при пробое изоляции между его обмотками.
Пробивной предохранитель представляет собой разрядник с воздушным промежутком между двумя электродами, один из которых присоединен к вторичной обмотке понижающего трансформатора, а Другой- к рабочему заземлению. Воздушный промежуток, калиброванный тонкой слюдяной пластинкой с отверстиями, при повышении напряжения относительно земли выше 300-400 В пробивается, и через искровой разряд вторичная обмотка замыкается на землю. Тем самым исключается появление во вторичной сети напряжения, передаваемого от высоковольтной первичной обмотки через место повреждения изоляции во вторичную сеть.
Как показывают практика и научные исследования большое значение в исходе поражения человека электрическим током имеет состояние окружающей среды (температура, влажность, электропроводность пола, наличие металлических масс и др.), в которой находится электрооборудование.
Согласно ПУЭ в отношении опасности электропоражения производственные и иные помещения и наружные электроустановки подразделяются на:
помещения с повышенной опасностью;
помещения особо опасные;
помещения без повышенной опасности;
территории размещения наружных электроустановок, которые в отношении опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям.
Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в них одного из следующих условий опасности:
а) сырости, токопроводящей пыли;
б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);
в) высокой температуры воздуха;
г) возможности одновременного прикосновения человека с одной стороны к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п. и с другой стороны к металлическим корпусам электрооборудования. К помещениям с повышенной опасностью относятся все производственные помещения, характеризуемые относительной влажностью более 75 %, наличием токопроводящих пыли и полов, неотапливаемые помещения, а также помещения с температурой воздуха выше 35 °С.
Особо опасные помещения характеризуются следующими условиями:
а) особой сыростью (относительная влажность близка к 100%);
б) химически активной или органической средой;
в) наличием одновременно двух или более признаков повышенной опасности.
Например, к особо опасным помещениям относятся котельные, туннели и колодцы, котлованы при строительстве фундаментов и подземных сооружений, химические цеха, бани и прачечные, помещения для технической мойки, литейные и др. Наружные электроустановки также относятся к категориям особо опасных.
Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием признаков повышенной опасности или особой опасности. К таким помещениям можно отнести конторские помещения, чертежные залы, конструкторские бюро, комнаты отдыха, жилые комнаты и др.
Опасность поражения электрическим током существенно зависит от схемы электрической сети, конструкции электрических машин, аппаратов и приборов, способа электроснабжения, рабочего напряжения электроустановки, режима нейтрали источника питания, состояния изоляции электрооборудования, наличия ограждений и блокировок и др.
При рассмотрении защитных мер от поражения электрическим током необходимо руководствоваться указаниями ПУЭ (разд. I «Общие правила»), ГОСТ 12.1.019-79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования» и другими нормативными документами.