Трефилов В. (ред.) Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов

Подождите немного. Документ загружается.

ватой и жесткой. В этом месте пострадавший испытывает напряжение кожи от

присутствия в ней инородного тела и боль от ожога за счет теплоты занесенно-

го в кожу металла. С течением времени больная кожа сходит, пораженный уча-

сток приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают. Однако

при поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным, а в неко-

торых случаях пострадавший может лишиться зрения. Металлизация кожи на-

блюдается примерно у 10% пострадавших от тока.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникаю-

щее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое

облучение возможно при наличии электрической дуги (возникшей, например,

при коротком замыкании), которая является источником интенсивного излуче-

ния не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Электроофтальмия развивается спустя 2—6 ч после ультрафиолетового

облучения. При этом происходит покраснение и воспаление слизистых оболо-

чек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ос-

лепление. Пострадавший испытывает сильную головную боль и резкую боль в

глазах, усиливающуюся на свету, т. е. у него возникает так называемая светобо-

язнь. В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаз с нарушением ее

прозрачности, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживаются

зрачки. Продолжительность болезни обычно несколько дней. В случае пораже-

ния роговой оболочки лечение оказывается более сложным и длительным.

Электроофтальмия возникает сравнительно редко — у 1—2% пострадавших от

тока.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизволь-

ных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через

человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и

нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Механиче-

ские повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требующими

длительного лечения; они происходят очень редко.

Электрический удар— это возбуждение живых тканей организма прохо-

дящим через него электрическим током, сопровождающееся судорожными со-

кращениями мышц. При электрических ударах исход воздействия тока на орга-

низм может быть различным— от легкого, едва ощутимого судорожного со-

кращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т. е.

до смертельного поражения.

В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические

удары делятся на следующие четыре степени:

I — судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II—судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранивши-

мися дыханием и работой сердца;

III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыха-

ния (либо того и другого вместе); .

IV — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Причинами смерти от электрического тока могут быть: прекращение

работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

100

Прекращение работы сердца — результат прямого воздействия тока на

мышцу сердца, т. е. прохождение тока непосредственно в области сердца, а

иногда и результатом рефлекторного действия, когда сердце не лежит на пути

тока. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его

фибрилляция.

Рис.7.16. Зависимость опасности поражения при протекании тока через сердце

Фибрилляция — это хаотические быстрые и разновременные сокращения

волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать

как насос, т. е. оно не в состоянии обеспечить движение крови по сосудам. В

результате остановки или фибрилляции сердца в организме прекращается кро-

вообращение, а следовательно, прекращается доставка кислорода кровью из

легких к тканям и органам, что и вызывает гибель организма.

Прекращение дыхания вызывается прямым, а иногда рефлекторным воз-

действием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Человек начинает испытывать затруднение дыхания уже при токе, равном 20—

25 мА (50Гц), которое усиливается с ростом тока. При длительном действии та-

кого тока (несколько минут) наступает так называемая асфиксия (удушье) в ре-

зультате недостатка кислорода и избытка углекислоты в организме. Прекраще-

ние дыхания возможно и в результате кратковременного (несколько секунд)

воздействия большого тока (несколько сотен миллиампер и более), который мо-

жет вызвать паралич дыхания.

Электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реак-

ция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопрово-

ждающаяся опасными расстройствами кровообращения, дыхания, обмена ве-

ществ и т. п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до су-

ток. После этого может наступить или гибель организма в результате полного

угасания жизненно важных функций, или полное выздоровление как результат

своевременного активного лечебного вмешательства.

101

7.4 Защита от поражения электрическим током

Все существующие электрозащитные меры по принципу их выполнения

можно разделить на три основные группы:

♦ обеспечение недоступности для человека токоведущих частей электро-

оборудования: основная, усиленная и двойная изоляция токоведущих частей;

ограждения и оболочки; барьеры; размещение вне зоны досягаемости;

♦ снижение возможного значения тока через тело человека до безопасно-

го значения: защитное заземление; сверхнизкие (малые) напряжения; выравни-

вание потенциалов; уравнивание потенциалов; изолирующие (непроводящие)

помещения, зоны, площадки; защитное электрическое разделение цепей;

♦ ограничение времени воздействия электрического тока на организм че-

ловека: автоматическое отключение питания (защитное зануление, защитное

отключение).

7.4.1 Изоляция токоведущих частей

Электрическая изоляция – слой диэлектрика или конструкция, выполнен-

ная из диэлектрика, которым покрывается поверхность токоведущих элементов

или которым токоведущие элементы отделяются от других частей.

Надёжность работы электрического оборудования зависит прежде всего

от состояния изоляции токоведущих частей. Повреждение её является основной

причиной многих несчастных случаев. Обеспечение надёжности изоляции дос-

тигается: правильным выбором её материала и геометрии (толщина, форма),

обусловленной в первую очередь значением рабочего напряжения и конструк-

цией оборудования; правильной оценкой условий эксплуатации; надёжной

профилактикой в процессе работы.

Различают следующие виды изоляции: основную, дополнительную,

двойную, усиленную.

Основная изоляция - изоляция токоведущих частей, обеспечивающая

протекание тока по требуемому пути (т.е. нормальную работу электроустанов-

ки), в том числе, и защиту от прямого прикосновения.

Основная изоляция токоведущих частей должна покрывать токоведущие

части и выдерживать все возможные воздействия, которым она может под-

вергаться в процессе ее эксплуатации: одновременное воздействие силовых

электрических полей, нагрев, механические воздействия, действие окружающей

среды и т.п. Под действием этих факторов электрические свойства диэлектри-

ков изменяются, в связи с чем изменяются и технические характеристики изо-

ляционных конструкций. Необратимое ухудшение свойств диэлектриков во

времени получило название старения, а сам процесс ухудшения этих свойств в

результате старения – износа.

Важнейшими задачами эксплуатационного персонала является определе-

ние интенсивности старения изоляционных конструкций и своевременное при-

нятие мер по поддержанию свойств изоляционных материалов на установлен-

ном уровне.

102

В случаях, когда основная изоляция обеспечивается воздушным проме-

жутком, защита от прямого прикосновения к токоведущим частям или прибли-

жения к ним на опасное расстояние, в том числе в электроустановках на-

пряжением выше 1 кВ, должна быть выполнена посредством оболочек, ограж-

дений, барьеров или размещением вне зоны досягаемости.

Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне уменьшает ве-

роятность замыканий на землю, на корпус и поражений людей электрическим

током. Контроль изоляции может быть приёмосдаточным, периодическим или

постоянным (непрерывным). В мало разветвлённых сетях с изолированной ней-

тралью, где ёмкость фаз относительно земли невелика, сопротивление изоляции

является основным фактором безопасности. Поэтому ПУЭ требуют в сетях до и

выше 1 кВ с изолированной нейтралью осуществлять постоянный контроль

изоляции.

В сетях с большой ёмкостью и в сетях с заземлённой нейтралью сопро-

тивление изоляции не определяет безопасности, однако повреждение изоляции

может стать причиной поражения при прикосновении к изолированной токове-

дущей части. Поэтому и в таких сетях должен проводиться контроль изоляции,

правда, можно ограничиться периодическим контролем.

Опасность поражения электрическим током при косвенных прикоснове-

ниях может быть снижена применением двойной изоляции.

Двойная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ,

состоящая из основной и дополнительной изоляции

Дополнительная изоляция - независимая изоляция в электроустановках

напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для

защиты при косвенном прикосновении.

С двойной изоляцией изготавливаются отдельные электротехнические

изделия, например, ручные светильники, ручные электрические машины (элек-

троинструмент), разделительные трансформаторы.

Сущность двойной изоляции заключается в том, что помимо основного

наносится еще один слой изоляции токоведущих частей, который предохраняет

человека от прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, могущим

случайно оказаться под напряжением. Для этого металлические корпуса элек-

трооборудования покрывают слоем изоляционного материала и рукоятки изго-

товляют из диэлектрика. Недостатком такого покрытия является возможность

его разрушения от механических воздействий, вследствие чего становятся дос-

тупными для прикосновения случайно оказавшиеся под напряжением металли-

ческие нетоковедущие части. При этом разрушение второго слоя изоляции не

влияет на работу электроустановки и поэтому при проверках не выявляется.

Следовательно, такой способ не обеспечивает надежной защиты от прикоснове-

ния к токоведущим металлическим частям и может быть использован для элек-

трооборудования, не подвергающегося механическим ударам.

Надежную защиту людей обеспечивает такой способ выполнения двой-

ной изоляции, при котором корпуса электрооборудования изготовляются из

изоляционного материала. Такой корпус защищает от поражения электриче-

ским током не только при пробое изоляции внутри изделия, но и при случайном

прикосновении рабочей части электрооборудования к токоведущей части. При

103

разрушении корпуса нарушается взаимное расположение размещенных в нем

частей и электрооборудование продолжать работать не может. При этом сра-

ботает защита и отключит неисправное электроустройство от сети.

Если же корпус изделия металлический, то роль дополнительной изоля-

ции играют изоляционные втулки, через которые питающий кабель проходит

внутрь корпуса, и изолирующие прокладки, отделяющие электродвигатель от

корпуса. Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны

быть присоединены к защитному РЕ – проводнику и к системе уравнивания по-

тенциалов.

На паспортной табличке электротехнического изделия с двойной изоля-

цией помещается знак - квадрат внутри квадрата.

При эксплуатации электроинструмента с двойной изоляцией необходимо

ежемесячное испытание изоляции мегаомметром, а при каждой выдаче для ра-

боты - проверка отсутствия замыкания на корпус при помощи специального

прибора – нормометра.

В тех случаях, когда двойную изоляцию затруднительно применять по

конструктивным причинам, например, в выключателях, щёткодержателях и др.,

используют усиленную изоляцию.

Усиленная изоляция - изоляция в электроустановках напряжением до 1

кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, рав-

ноценную двойной изоляции.

7.4.2 Ограждения и оболочки

Для защиты от случайного прикосновения к неизолированным токоведу-

щим частям или приближения к ним на опасное расстояние они располагаются

на недоступной высоте или в недоступном месте.

Если токоведущие части доступны для людей, то они могут закрываться

ограждениями или заключаться в оболочки. Ограждения обычно закрывают то-

коведущие части не со всех сторон, то есть обеспечивают частичную защиту от

прикосновения. Ограждения могут быть временными или стационарными,

сплошными или сетчатыми с размером сетки 25х25 мм. Сплошные ограждения

в виде кожухов и крышек применяются в электроустановках напряжением до

1000 В. Съёмные крышки, закреплённые болтами, не обеспечивают надёжной

защиты, так как часто крышки снимаются, теряются или используются для дру-

гих целей, вследствие чего токоведущие части остаются долгое время откры-

тыми. Более надёжны крышки, укреплённые на шарнирах, запирающихся на

замок или запор, который открывается специальным ключом или инструмен-

том.

Сетчатые ограждения применяются в установках напряжением до 1000 В

и выше. Сетчатые ограждения имеют двери, запирающиеся на замок.

Оболочки обеспечивают различную степень защиты вплоть до полной

защиты от:

− соприкосновения с токоведущими частями и попадания твёрдых тел;

− проникновения воды внутрь оболочки.

Степени защиты оболочек и их маркировка установлены ГОСТ 14254 - 80

“Изделия электротехнические. Оболочки. Степени защиты” и ГОСТ 14255

104

“Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Оболочки. Степени защи-

ты”.

Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ долж-

ны иметь степень защиты не менее IP2X.

Вход за ограждения или вскрытие оболочки возможны только при помо-

щи специального ключа или инструмента, либо после снятия напряжения с то-

коведущих частей. При невозможности соблюдения этих условий должны быть

установлены промежуточные ограждения со степенью защиты не менее 1Р2Х,

удаление, которых также должно быть возможно только при помощи спе-

циального ключа или инструмента.

При использовании указанных способов защиты должны быть соблюде-

ны установленные правилами изоляционные расстояния от токоведущих частей

до ограждений, оболочек, а также до работающего поблизости человека с учё-

том всех его возможных поз и используемых инструментов и приспособлений.

Блокировки безопасности – это устройства, предотвращающие попада-

ние людей под напряжение в результате ошибочных действий. Блокировки

применяются в электроустановках, в которых часто производятся работы на ог-

раждаемых токоведущих частях (испытательные стенды, установки для испы-

тания изоляции повышенным напряжением и т.п.) Блокировки также применя-

ются в рубильниках. По принципу действия различают блокировки механиче-

ские, электрические и электромагнитные.

Механическая блокировка применяется в пускателях, автоматических

выключателях и других электрических аппаратах, работающих в условиях, в

которых предъявляются повышенные требования безопасности (например, су-

довые, подземные и другие электроустановки). Блокировка выполняется с по-

мощью самозапирающихся замков, стопоров, защёлок и других механических

приспособлений, которые стопорят поворотную часть в отключенном состоя-

нии.

Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи специальными

контактами, которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках и двер-

цах кожухов. Блокировочные контакты можно включать непосредственно в си-

ловую цепь или в цепь управления пускового аппарата (магнитного пускателя

или контактора) если управление электроустановкой дистанционное.

Электромагнитная блокировка (ЭМБ) выключателей, разъединителей и

заземляющих ножей широко применяется на открытых распределительных

устройствах (ОРУ) и закрытых распределительных устройствах (ЗРУ) при раз-

личных схемах соединения оборудования и обеспечивает определённую после-

довательность включения и отключения. Осуществляется ЭМБ с помощью

электромагнитных замков и электромагнитного ключа.

7.4.3 Установка барьеров

Барьеры предназначены для защиты от случайного прикосновения к то-

коведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения

к ним на опасное расстояние в электроустановках выше 1 кВ, но не исключают

преднамеренного прикосновения и приближения к токоведущим частям при

обходе барьера. Для удаления барьеров не требуется применения ключа и инст-

105

румента, однако они должны быть закреплены так, чтобы их нельзя было снять

непреднамеренно. Барьеры должны быть из изолирующего материала.

7.4.4 Размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости

Установка барьеров и размещение вне зоны досягаемости допускается

только в помещениях, доступных квалифицированному электротехническому

персоналу.

Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные по-

тенциалы и доступных одновременному прикосновению.

В электроустановках до 1 кВ доступность прикосновению (зона досягае-

мости) определена расстояниями:

2,5 м - в местах, где человек, находящийся на проводящем основании,

имеющем потенциал земли, может одновременно коснуться двух проводящих

частей, имеющих разные потенциалы, вытянутыми руками, например, в прохо-

де обслуживания с двусторонним расположением электрооборудования, а так-

же при расположении токоведущих частей, например ошиновки, над проходом

обслуживания,

1,25 м - в местах, где до токоведущей части можно дотянуться только од-

ной рукой,

0,75 м - в местах, где доступность токоведущей части затруднена, и воз-

можность дотянуться до нее рукой, вытянутой на всю длину, отсутствует.

Расположение токоведущих частей на недоступной высоте или в недос-

тупном месте позволяет обеспечить безопасность без ограждений. При этом

следует учитывать возможность случайного прикосновения к токоведущим

частям посредством длинных предметов, которые человек может держать в ру-

ках. Если к токоведущим частям, расположенным на высоте, возможно прикос-

новение с мест, редко посещаемых людьми (крыш, площадок и т.п.), в этих

местах должны быть установлены ограждения или приняты другие меры безо-

пасности.

7.4.5 Защитное заземление

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с

землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих (открытых прово-

дящих) частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыка-

ния на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токове-

дущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.). Эквивалентом земли

может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т.п.

Назначение защитного заземления — защита людей от поражения элек-

трическим поражающим током при косвенном прикосновении, т.е. при элек-

трическом контакте с открытыми проводящими частями электроустановки (ме-

таллические корпуса электрооборудования, металлические трубы электропро-

водок и т.п.), а так же со сторонними проводящими частями, не являющимися

частями электроустановки (например, металлоконструкции здания, металличе-

ские газовые сети, водопроводные трубы, трубы отопления и т.п. и неэлектри-

ческие аппараты, полы и стены из неизоляционного материала), которые могут

оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

106

Под поражающим током понимается ток, проходящий через тело челове-

ка, характеристики которого могут обусловить патофизиологические воздейст-

вия или вызвать травму.

Принцип действия защитного заземления — снижение до допустимых

значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на

корпус и другими причинами. Это достигается уменьшением потенциала за-

земленного оборудования (сопротивления заземлителя), а также выравнивани-

ем потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудо-

вания (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значе-

ния, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Рис. 7.17. Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного

тока: а — в сети с изолированной нейтралью до 1кВ (система IT); б— в сети с

заземленной нейтралью выше 1кВ; 1— заземленное оборудование; 2 — зазем-

литель защитного заземления; 3— заземлитель рабочего заземления; r

), r

) — сопротивления рабочего и защитного заземлений соответственно.

Область применения защитного заземления. Заземление может быть эф-

фективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с

уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолирован-

ной нейтралью, где при глухом замыкании на землю или на заземлённый кор-

пус, например проводника L3 ток не зависит от величины проводимости (со-

противления) заземления, а также в сетях напряжением выше 1 кВ с заземлён-

ной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким

замыканием, причём срабатывает максимальная токовая защита.

В сетях с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1 кВ заземление

неэффективно, так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от со-

противления заземления и при его уменьшении ток возрастает. Поэтому защит-

ное заземление применяется:

1) в сетях напряжением до 1000 В переменного тока: трехфазных трех-

проводных с изолированной нейтралью (системы IT); однофазных двухпровод-

ных, изолированных от земли; постоянного тока двух- и трёхпроводных с изо-

лированной средней точкой обмоток источника тока (системы IT);

2) в сетях напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с

любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока

(рис. 7.10).

107

Согласно ГОСТ Р 50571.3-94 и ПУЭ защитное заземление необходимо

выполнять:

1. при номинальном напряжении более 50 В переменного тока и более

120 В постоянного (выпрямленного) тока – во всех электроустановках;

2. при номинальном напряжении выше 25 В переменного тока и выше 60

В постоянного (выпрямленного) тока – только в помещениях с повышенной

опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках;

3. при номинальном напряжении до 25 В переменного тока и до 60 В по-

стоянного тока – только во взрывоопасных зонах и электросварочных установ-

ках.

Типы заземляющих устройств. Заземляющим устройством называется

совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих зазем-

ляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединённых между

собой проводящих частей, (электродов), находящихся в электрическом контак-

те с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляе-

мого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и

контурное.

Выносное заземляющее устройство (рис. 7.18) характеризуется тем, что

его заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено зазем-

ляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточен-

ным.

Рис. 7.18. Выносное заземляющее устройство:

1 — заземлитель; 2 - заземляющие проводники (магистрали);

3 - заземляемое оборудование

Существенный недостаток выносного заземляющего устройства — отда-

ленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей

или на части защищаемой территории коэффициент напряжения прикоснове-

ния, учитывающий форму потенциальной кривой, α

= 1. Поэтому заземляю-

щие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на

землю, в частности в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не пре-

вышает значения допустимого напряжения прикосновения U

пр.доп.

(с учетом ко-

эффициента напряжения прикосновения α

учитывающего падение напряжения

в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек):

108

≤=ϕ

доп.пр

ззз

где I

- расчётный ток замыкания на землю.

Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно

возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивле-

ния соединительного, т. е. заземляющего, проводника.

Достоинством выносного заземляющего устройства является возмож-

ность выбора места размещения заземлителя с наименьшим сопротивлением

грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).

Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть

при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защи-

щаемой территории; при высоком сопротивлении земли на данной территории

(например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории

мест со значительно лучшей проводимостью земли; при рассредоточенном рас-

положении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т.п.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды

его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой

находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто

электроды распределяются на площадке по возможности равномерно, поэтому

контурное заземляющее устройство называется также распределенным.

Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть

обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравнивани-

ем потенциала на защищаемой территории до такого значения, чтобы макси-

мальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это

достигается путем соответствующего размещения одиночных заземлителей на

защищаемой территории.

Рис. 7.19. Контурное заземляющее устройство

На рис. 7.19 показано распределение потенциала в момент замыкания фа-

109