Комплексне дослідження електробезпеки Мета роботи

Електробезпека – це система організаційних та технічних заходів і засобів, що забезпечують захист людей від шкідливого та небезпечного впливу електричного струму, електричної дуги, електромагнітного поля і статичної електрики
Комплексне дослідження електробезпеки Мета роботи

Скачати 0.63 Mb.

Сторінка 1/5 Дата конвертації 16.04.2016 Розмір 0.63 Mb.

  1   2   3   4   5

Комплексне дослідження електробезпеки
Мета роботи – дослідити характер розподілу крокових напруг і сили струму, що протікає через людину, при замиканні фази на корпус електроустановки і виявити фактори, що впливають на наслідки ураження напругою кроку; ознайомитися з принципом роботи захисного заземлення і оцінити вплив опору струмові розтікання на ефективність захисного заземлення в електроустановках напругою до 1000 В; ознайомитися з принципом дії занулення та оцінити його ефективність.
Електротравматизм та дія електричного струму на організм людини
Електробезпека – це система організаційних та технічних заходів і засобів, що забезпечують захист людей від шкідливого та небезпечного впливу електричного струму, електричної дуги, електромагнітного поля і статичної електрики.

Найбільша кількість випадків електротравматизму, в тому числі із смертельними випадками, стається при експлуатації електроустановок напругою до 1000 В, що пов’язано їх поширенням і відносною доступністю практично для кожного, хто працює на виробництві. Випадки електротравматизму, під час експлуатації електроустановок напругою понад 1000 В нечасті, що обумовлено незначним поширенням таких електроустановок і обслуговуванням їх висококваліфікованим персоналом.

Основними причинами електротравматизму на виробництві є:

  • випадкове доторкання до неізольованих струмопровідних частин електроустаткування;
  • використання несправних ручних електроінструментів;
  • застосування нестандартних або несправних переносних світильників напругою 220 чи 127 В;
  • робота без надійних захисних засобів та запобіжних пристосувань;
  • доторкання до незаземлених корпусів електроустаткування, що опинилися під напругою внаслідок пошкодження ізоляції;
  • недотримання правил улаштування, технічної експлуатації та правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок та ін.

Органи чуття людини не здатні на відстані виявляти наявність електричної напруги. В зв’язку з цим захисна реакція організму проявляється лише після того, як людина потрапила під дію електричної напруги. Проходячи через організм людини електричний струм справляє на нього термічну, електролітичну, механічну та біологічну дію.

Термічна дія струму проявляється опіками окремих ділянок тіла, нагріванням кровоносних судин, серця, мозку та інших органів, через які проходить струм, що призводить до виникнення в них функціональних розладів.

Електролітична дія струму характеризується розкладом крові та інших органічних рідин, що викликає суттєві порушення їх фізико-хімічного складу.

Механічна дія струму проявляється ушкодженнями (розриви, розшарування тощо) різноманітних тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту.

Біологічна дія струму на живу тканину проявляється небезпечним збудженням клітин та тканин організму, що супроводжується мимовільним судомним скороченням м’язів. Таке збудження може призвести до суттєвих порушень і навіть повного припинення діяльності органів дихання та кровообігу.

Подразнення тканин організму внаслідок дії електричного струму може бути прямим, коли струм проходить безпосередньо через ці тканини, та рефлекторним (через центральну нервову систему), коли тканини не знаходяться на шляху проходження струму.

Види електричних травм

Причини летальних наслідків від дії електричного струму
Електротравма – це травма, яка спричинена дією електричного струму чи електричної дуги. За наслідками електротравми умовно поділяють на два види: місцеві електротравми, коли виникає місцеве ушкодження організму, та загальні електротравми (електричні удари), коли уражається весь організм внаслідок порушення нормальної діяльності життєво важливих органів і систем.

Характерними місцевими електричними травмами є електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, механічні ушкодження та електроофтальмія.

Електричний опік – найбільш поширена місцева електротравма, яка, в основному, спостерігається у працівників, що обслуговують діючі електроустановки. Електричні опіки залежно від умов їх виникнення бувають двох видів: струмові (контактні), коли внаслідок проходження струму електрична енергія перетворюється в теплову, та дугові, які виникають внаслідок дії на тіло людини електричної дуги. Залежно від кількості виділеної теплоти та температури, а також і розмірів дуги електричні опіки можуть уражати не лише шкіру, але й м’язи, нерви і навіть кістки.

Електричні знаки (електричні позначки) являють собою плями сірого чи блідо-жовтого кольору у вигляді мозоля на поверхні шкіри в місці її контакту із струмовідними частинами.

Металізація шкіри – це проникнення у верхні шари шкіри найдрібніших часток металу, що розплавляється внаслідок дії електричної дуги.

Механічні ушкодження – це ушкодження, які виникають внаслідок судомних скорочень м’язів під дією електричного струму, що проходить через тіло людини. Вони проявляються у вигляді розривів шкіри, кровоносних судин, нервових тканин, а також вивихів суглобів і навіть переломів кісток.

Електоофтальмія – це ураження очей внаслідок дії ультрафіолетових випромінювань електричної дуги.

Найбільш небезпечним видом електротравм є електричний удар, який у більшості випадків призводить до смерті потерпілого.

Електричний удар – це збудження живих тканин організму електричним струмом, що супроводжується судомним скороченням м’язів. Залежно від наслідків ураження електричні удари можна умовно підрозділити на чотири ступеня:

I – судомні скорочення м’язів без втрати свідомості;

II — судомні скорочення м’язів з втратою свідомості, але зі збереженням дихання та роботи серця;

III – втрата свідомості та порушення серцевої діяльності чи дихання (або одного і другого разом);

IV – клінічна смерть.

Клінічна смерть – це перехідний період від життя до смерті, що настає з моменту зупинки серцевої діяльності та легенів і триває 6 – 8 хвилин, доки не загинули клітини головного мозку. Після цього настає біологічна смерть.

Причинами летальних наслідків від дії електричного струму можуть бути:

  • зупинка серця чи його фібриляція (хаотичне скорочення волокон серцевого м’яза);
  • припинення дихання внаслідок судомного скорочення м’язів грудної клітки, що беруть участь у процесі дихання;
  • електричний шок (своєрідна нервово-рефлекторна реакція організму у відповідь на подразнення електричним струмом, що супроводжується розладами кровообігу, дихання, обміну речовин і т. п.

Можлива також одночасна дія двох або навіть усіх трьох вищеназваних причин. шоковий стан може тривати від кількох десятків хвилин до діб.

Чинники, що впливають

на наслідки ураження електричним струмом
Характер впливу електричного струму на організм людини, а відтак і наслідки ураження, залежать від цілої низки чинників, які умовно можна підрозділити на чинники електричного (сила струму, напруга, опір тіла людини, вид та частота струму) та неелектричного характеру (тривалість дії струму, шлях проходження струму через тіло людини, індивідуальні особливості людини, умови навколишнього середовища тощо).

Сила струму, що проходить через тіло людини є основним чинником, який обумовлює наслідки ураження. Різні за величиною струми справляють і різний вплив на організм людини. Розрізняють три основні порогові значення сили струму:

  • пороговий відчутний струм – найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через організм людини відчутні подразнення;
  • пороговий невідпускаючий струм – найменше значення електричного струму, яке викликає судомні скорочення м’язів руки, в котрій затиснутий провідник, що унеможливлює самостійне звільнення людини від дії струму;
  • пороговий фібриляційний (смертельно небезпечний) струм – найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через тіло людини фібриляцію серця.

В табл. 1 наведено порогові значення сили струму при його проходженні через тіло людини по шляху „рука – рука” або „рука – ноги”.
Таблиця 1

Порогові значення змінного та постійного струму

Вид струму Пороговий відчутний струм, мА Пороговий невідпускаючий струм, мА Пороговий фібриляційний струм, мА Змінний струм частотою 50 Гц 0,5 – 1,5 6 – 10 80 – 100 Постійний струм 5,0 – 7,0 50 – 80 300

Струм (змінний та постійний) більше 5 А викликає миттєву зупинку серця, минаючи стан фібриляції.

Значення прикладеної напруги Uп впливає на наслідки ураження, оскільки згідно закону Ома визначає силу струму Iл, що проходить через тіло людини, та його опір Rл:

(1)

Чим вище значення напруги, тим більша небезпека ураження електричним струмом. Умовно безпечною для життя людини прийнято вважати напругу, що не перевищує 42 В (в Україні така стандартна напруга становить 36 та 12 В), при якій не повинен статися пробій шкіри людини, що приводить до різкого зменшення загального опору її тіла.

Електричний опір тіла людини залежить, в основному, від стану шкіри та центральної нервової системи. Загальний електричний опір тіла людини можна представити як суму двох опорів шкіри та опору внутрішніх тканин тіла (рис. 1). Найбільший опір проходженню струму чинить шкіра, особливо її зовнішній ороговілий шар (епідерміс), товщина якого становить близько 0,2 мм. Опір внутрішніх тканин тіла незначний і становить 300 – 500 Ом.

Загальний опір тіла людини змінюється в широких межах — від 1 до 100 кОм, а іноді й більше. Для розрахунків опір тіла людини умовно приймають рівним Rл = 1 кОм. При зволоженні, забрудненні та пошкодженні шкіри (потовиділення, порізи, подряпини тощо), збільшенні прикладеної напруги, площі контакту, частоти струму та часу його дії опір тіла людини зменшується до певного мінімального значення (0,5 – 0,7 кОм).

Опір тіла людини зменшується також при захворюваннях шкіри, центральної нервової та серцево-судинної систем, проявах алергічної реакції тощо.

Рис. 1. Схема опору тіла людини:

Rш – активний опір шкіри; Cш – ємнісний опір шкіри; Rв – опір внутрішніх тканин тіла

Вид та частота струму, що проходить через тіло людини, також впливають на наслідки ураження. Постійний струм приблизно в 4 – 5 разів безпечніший за змінний. Це пов’язано з тим, що постійний струм у порівнянні зі змінним промислової частоти такого ж значення викликає більш слабші скорочення м’язів та менш неприємні відчуття. Його дія, в основному, теплова. Однак, слід зауважити, що вищезазначене стосовно порівняльної небезпеки постійного та змінного струму є справедливим лише для напруги до 500 В. При більш високих напругах постійний струм стає не безпечнішим ніж змінний.

Частота змінного струму також відіграє важливе значення стосовно питань електробезпеки. Так найбільш небезпечним вважається змінний струм частотою 20—100 Гц. При частоті меншій ніж 20 або більшій за 100 Гц небезпека ураження струмом помітно зменшується. Струм частотою понад 500 кГц не може смертельно уразити людину. Однак дуже часто викликає опіки.

Тривалість дії струму на організм людини істотно впливає на наслідки ураження: чим більший час проходження струму, тим швидше виснажуються захисні сили організму, при цьому опір тіла людини різко знижується і важкість наслідків зростає (табл. 4).

Шлях проходження струму через тіло людини є важливим чинником. Небезпека ураження особливо велика тоді, коли на шляху струму знаходяться життєво важливі органи – серце, легені, головний мозок. Існує багато можливих шляхів проходження струму через тіло людини (петель струму), характеристики найбільш поширених серед них наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Характеристика найбільш поширених шляхів проходження струму

через тіло людини

Шлях струму Частота виникнення даного шляху струму, % Частка потерпілих, які втрачали свідомість протягом дії струму, % Значення струму, що проходить через серце, % від загального струму, що проходить через тіло Рука—рука

Права рука—ноги

Ліва рука—ноги

Нога—нога

Голова—ноги

Голова—руки

Інші

40

20

17

6

5

4

8 83

87

80

15

88

92

65 3,3

6,7

3,7

0,4

6,8

7,0

Індивідуальні особливості людини значною мірою впливають на наслідки ураження електричним струмом. Для жінок порогові значення струму приблизно в півтора рази є нижчими, ніж для мужчин. Ступінь впливу струму істотно залежить від стану нервової системи та всього організму в цілому. Так, у стані нервового збудження, депресії, сп’яніння, захворювання (особливо при захворюваннях шкіри, серцево-судинної та центральної нервової систем) люди значно чутливіші до дії на них струму. Важливе значення має також уважність та психічна готовність людини до можливої небезпеки ураження струмом.

Умови навколишнього середовища можуть підвищувати небезпеку ураження людини електричним струмом. Так, у приміщеннях з високою температурою та відносною вологістю повітря наслідки ураження можуть бути важчими, оскільки значне потовиділення для підтримання теплобалансу між організмом та навколишнім середовищем, призводить до зменшення опору тіла людини.
Допустимі значення струмів і напруг
Для правильного визначення необхідних засобів та заходів захисту людей від ураження електричним струмом необхідно знати допустимі значення напруг доторкання та струмів, що проходять через тіло людини.

Напруга доторкання – це напруга між двома точками електричного кола, до яких одночасно доторкається людина. Гранично допустимі значення напруги доторкання та сили струму для нормального (безаварійного) та аварійного режимів електроустановок при проходженні струму через тіло людини по шляху „рука – рука” чи „рука – ноги” регламентуються ГОСТ 12.1.038-82 (табл.3 та 4).

Таблиця 3

Граничнодопустимі значення напруги доторкання Uдот та сили струму Iл, що проходить через тіло людини при нормальному режимі електроустановки

Вид струму Uдоп, В (не більше) Iл, мА (не більше) Змінний, 50 Гц

Змінний, 400 Гц

Постійний

2

3

8

0,3

0,4

1,0

При виконанні роботи в умовах високої температури (більше 25 °C) і відносної вологості повітря (більше 75 %) значення таблиці 3 необхідно зменшити у три рази.

Аварійний режим електроустановки означає, що вона має певні пошкодження, які можуть призвести до виникнення небезпечних ситуацій. Як видно із таблиці 4 значення Uдот та Iл істотно залежать від тривалості дії струму.

Таблиця 4

Граничнодопустимі значення напруги доторкання Uдот та Iл, що проходить через тіло людини при аварійному режимі електроустановки

Вид струму Нормоване значення Тривалість дії струму t, с 0,1 0,2 0,5 0,7 1,0 Більше 1,0 Змінний, 50 Гц Uдот, В (не більше) 500 250 100 70 50 36 Iл, мА (не більше) 500 250 100 70 50 6 Постійний Uдот, В (не більше) 500 400 250 230 200 40 Iл, мА (не більше) 500 400 250 230 200 15

Граничнодопустимі значення сили струму (змінного та постійного), що проходить через тіло людини при тривалості дії більше ніж 1 с нижчі за пороговий невідпускаючий струм, тому при таких значеннях людина доторкнувшись до струмопровідних частин установки здатна самостійно звільнитися від дії електричного струму.

Класифікація приміщень

за ступенем небезпеки ураження електричним струмом
За ступенем небезпеки ураження електричним струмом всі приміщення поділяються на три категорії: приміщення без підвищеної небезпеки; приміщення з підвищеною небезпекою; особливо небезпечні приміщення.

Приміщення з підвищеною небезпекою характеризуються наявністю однієї з наступних умов, що створюють підвищену небезпеку:

  • високої відносної вологості повітря (перевищує 75 % протягом тривалого часу);
  • високої температури (перевищує 35 °C протягом тривалого часу);
  • струмопровідного пилу;
  • струмопровідної підлоги (металевої, земляної, залізобетонної, цегляної і т. п.);
  • можливості одночасного доторкання до металевих елементів технологічного устаткування чи металоконструкцій будівлі, що з’єднані із землею та металевих частин електроустаткування, які можуть опинитися під напругою.

Особливо небезпечні приміщення характеризуються наявністю однієї із умов, що створюють особливу небезпеку:

    • дуже високої відносної вологості повітря (близько 100 %);
    • хімічно активного середовища;
    • одночасною наявністю двох чи більше умов, що створюють підвищену небезпеку.

Приміщення без підвищеної небезпеки характеризуються відсутністю умов, що створюють особливу або підвищену небезпеку.

Оскільки наявність небезпечних умов впливає на наслідки випадкового доторкання до струмопровідних частин електроустаткування, то для ручних переносних світильників, місцевого освітлення виробничого устаткування та електрифікованого ручного інструменту в приміщеннях з підвищеною небезпекою допускається напруга живлення до 36 В, а у особливо небезпечних приміщеннях – до 12 В.

Умови ураження людини струмом

при доторканні до струмопровідних частин електромереж
Якщо людина одночасно доторкається до щонайменше двох точок, між якими існує деяка напруга, і при цьому утворюється замкнуте електричне коло, то через тіло людини проходить електричний струм. Величина цього струму, а відтак і небезпека ураження людини, залежить від низки чинників: схеми під’єднання людини до електричного кола, напруги мережі, схеми самої мережі, режиму її нейтралі, якості ізоляції струмопровідних частин від землі, ємності струмопровідних частин відносно землі і т.п.

Електричні мережі поділяються на мережі постійного і змінного струму (одно- та багатофазні). Найчастіше в промисловості застосовуються трифазні мережі з ізольованою нейтраллю (трьох провідні) та з глухозаземленою нейтраллю (чотирьох провідні).

Глухозаземлена нейтраль – нейтраль генератора чи трансформатора, яка приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором.

Ізольована нейтраль – це нейтраль трансформатора чи генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки тощо).

Схеми під’єднання людини до електричного кола можуть бути різними. Однак найбільш характерними є дві схеми під’єднання: між двома фазами електричної мережі (двофазне доторкання) та між однією фазою та землею (однофазне доторкання).

Двофазне (двополюсне) доторкання. При двофазному доторканні до струмопровідних частин (рис. 2) сила струму Iл, що проходить через тіло людини визначається за формулами:

— для мережі постійного або однофазного змінного струму

; (2)

— для трифазної мережі

, (3)

де Rл – опір тіла людини, Ом; Uроб – робоча напруга мережі, В; Uлін – лінійна напруга мережі, В; Uф – фазна напруга мережі, В.

Двофазне доторкання є більш небезпечним, оскільки Iл залежить лише від напруги мережі та опору тіла людини. Однак такі випадки зустрічаються досить рідко і є, зазвичай, наслідками порушення правил техніки безпеки.

Рис. 2. Схема двофазного доторкання:

а – в мережі постійного або однофазного струму; б – в трифазній мережі
Однофазне (однополюсне) доторкання. При однофазному доторканні в мережі з глухозаземленою нейтраллю (рис. 3,а) через тіло людини проходить менший струм, оскільки напруга, під якою опинилась людина не перевищує фазної, що у разів є меншою ніж лінійна напруга мережі. Окрім того, загальний опір електричного кола може складатися не лише з опору тіла людини Rл, та опору заземлення нейтралі R0, а й з опору підлоги (основи) Rп, на якій стоїть людина та опору її взуття Rв. В загальному випадку Iл визначається за формулою:

. (4)

При однофазному доторканні у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю (рис. 3,б) струм, що пройде через тіло людини буде меншим ніж при аналогічному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю. Це пов’язано з тим, що до загального опору електричного кола ще додається опір ізоляції (rа, rв, rс) та ємності (са, св, сс)фаз. У такій мережі напругою до 1000 В коли значення опору ізоляції всіх трьох фаз рівні (rа= rв= rс), а ємнісним опором можна знехтувати (са= св= сс), то струм, що проходить через людину, дорівнює:

, (5)

а при . (6)

Рис. 3. Схема однофазного доторкання при нормальному режимі роботи:

а – у трифазній мережі з глухозаземленою нейтраллю; б – у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю

Необхідно зауважити, що вищенаведені міркування стосуються нормальної роботи електромережі. При аварійних режимах електромережі (замиканні на корпус або на землю) умови змінюються. Наприклад, якщо одна із фаз замикається на землю (рис. 4), то струм, який пройде через тіло людини у випадку її доторкання до справної фази можна виразити такою залежністю:

. (7)

Як правило, опір короткого замикання Rк досить малий і ним можна знехтувати, тоді

, (8)

де .

Рис. 4. Схема однофазного доторкання до справної фази несправної електромережі
Таким чином, проаналізувавши розглянуті умови ураження людини струмом можна зробити наступні висновки:

  • найменш небезпечним є однофазне доторкання до проводу справної мережі з ізольованою нейтраллю;
  • при замиканні однієї із фаз на землю (несправна мережа) небезпека однофазного доторкання до справної фази у такій мережі більша ніж у справній мережі при будь-якому режимі нейтралі;
  • при однофазному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю наслідки ураження істотно залежать від опору основи (підлоги), на якій стоїть людина та опору її взуття;
  • найнебезпечнішим є двофазне доторкання при будь-яких режимах нейтралі;
  • у мережах напругою понад 1000 В небезпека однофазного чи двофазного доторкання практично однакова, при цьому є висока імовірність смертельного ураження.

  1   2   3   4   5
База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка
Інформація Автореферат Анализ Диплом Додаток Доклад Задача Закон Занятие Звіт Инструкция

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий