Учебное пособие: Безпека експлуатації електроустановок

Безпека експлуатації електроустановок

1. Загальні положення

Електротравма - це травма, обумовлена дією на людину електричного струму або електричної дуги .

Електротравматизм складає приблизно 2-4% від всіх травм. Проте, серед випадків з летальним результатом електричний струм, як вражаючий чинник, займає одне з перших місць. На їх частку доводиться близько 40% НВ.

По напрузі електроустановки діляться на:

o  електроустановки до 1 кВ включно;

o  електроустановки вище 1 кВ.

Також умовно виділяють:

o  наднизькі (малі) напруги (по змінному струму - до 42В включно, по постійному - до 110В включно)

o  надвисокі (330 кВ і вище)

В межах цієї класифікації електротравми відбуваються:

o  2/3 нещасних випадків на установках до 1 кВ;

o  1/3 нещасних випадків на установках вище 1 кВ.

2. Особливості електротравматизму

o  Несподіванка отримання електротравми, оскільки організм людини не має датчиків (рецепторів), які могли б дистанційно визначати наявність напруги. У зв'язку з цим результат залежить від співвідношення двох швидкостей: швидкості захисної реакції організму і швидкості переважної (гальмуючого) дії електричного струму.

o  Можливість дистанційного отримання електротравми без безпосереднього контакту зі струвоведучою частиною (через електричну дугу в установках з напругою вище 1кВ; поразка кроковою напругою).

o  Рефлекторна дії електричного струму: струм, що протікає через людину, впливає не тільки в місці контакту або по шляху протікання, але і викликає рефлекторну дію (частіше всього - порушенні роботи серця і системи дихання).

o  Невідомість(прихована електротравм). - досліджуються тільки з летальним або важким результатами.

3. Дія електричного струму на людину

-  Всю багатогранність ел травми за травматичним чинником можна розділити на травми:

1) зумовлені дією ел струму що безпосередньо протікає через тіло людини

2) викликані безпосередньою дією ел дуги

3) травми викликані дією ел струму і ел дуги одночасно.

За результатами дії підрозділяються:

-  Локальні (місцеві) коли відбувається місцеве ураження тканин та органів і наслідок не загрожує життю людини

-  Загальні- загрожує життю людини.

Локальні:

1.  Електричні опіки - згортання білка при температурі вище 70 С.

-  Контактні (з декількох кв)

-  Дугові (при будь-яких напруг)

-  Змішані

Опіки дуже хворобливі й важко піддаються лікуванню.

2.  Електричні знаки або мітки токовища - являють собою припухлість на поверхні шкіри в місці контакту зі струмоведучою частиною круглої або овальної форми, жовтого цвіту в поперечці до 15 мм, безболісні, із часом сходять. Відіграють діагностичну роль. Біохімічна реакція організму на вплив електричного токовища як подразника.

3.  Електрична металізація шкіри - просочування поверхні шкіри частками металу при його випарі або розбризкуванні під впливом електричного токовища. Ушкоджена ділянка являє собою тверду шорсткувату поверхню, цвіт якої визначається цвітом солей металу. Із часом сходить. Небезпечна металізація очей.

4.  Електроофтальгія - запалення слизової оболонки око потоком ультрафіолетових променів електричної дуги, іноді можливі нагноєння. Для запобігання необхідно використати світлофільтри.

5.  Механічні ушкодження - розрив шкіри, нервів, сухожиль, ампутація кінцівок.

Загальні по результаті підрозділяються:

-  Удари що викликають судорожне скорочення м'язів без втрати свідомості.

-  Удари що викликають судорожне судорожні скорочення м'язів із втратою0 свідомості, але з нормально працюючим серцем і системою подиху.

-  Удари системи, що викликали порушення подиху або серцево-судинної .

-  Удари роботи, що викликали порушення, серцево-судинної, подиху(клінічна смерть). Ознаки: відсутність діяльності серця, подиху, зіниці не реагують на світло. Розширення зіниць - свідчить про кисневе голодування.

Причини смерті від електричного токовища:

-  Опіки більше 2/3 поверхні шкіри або опіки внутрішніх органів.

-  Порушення роботи системи подиху в результаті прямого впливу електричного токовища або в результаті рефлекторної дії.

-  Порушення роботи серця в результаті прямого або рефлекторного впливу. Зупинка серця може відбутися в розслабленому або в стислому стані при останньому летальний результат. Фібриляція серця.

-  Електричний шок - важка нервово-рефлекторна реакція організму на вплив електричного токовища як подразника, супроводжується глибокими порушеннями в системах подиху, кровообігу, нервової, обміну речовин і ін.

-  Запізніла смерть - наступає в результаті впливу електричного токовища через кілька днів через раптову зупинку серця, набряку бруньок.

4. Фактори електричного характеру, що впливають на небезпеку поразки людини електричним струмом

1.  Струм, що протікає через людину. Результат залежить від величини електричного струму. Граничне значення - мінімальне значення яке спричиняється певну дію.

1)Граничний відчутний струм – це струм, що людина відчуває у виді якихось роздратувань. Його значення по перемінному струмі промислової частоти рівне 0,7 – 1,5 мА, по постійному 5 – 7 мА.

На підставі цих даних можна знайти граничну відчутну потужність:

Р_ощт = 220×1×10^-3 » 0,2 Вт

2) Граничний струм, що не відпускає - це струм, що викликає судорожне скорочення м'язів і людина не може самостійно звільнитися від струмоведучих частин. Його значення по перемінному струмі промислової частоти рівно 10 – 15 мА, по постійному 50 – 80 мА.

На підставі цих даних можна знайти граничну потужність, що не відпускає:

Р_н/отп = 220×10×10^-3 » 2 Вт

1)  Граничний фібриляційний струм – це струм, що викликає фібриляцію, то порушення синхронного скорочення серцевих м'язів. Його значення по перемінному струмі промислової частоти дорівнює 100 мА, по постійному 300 мА.

На підставі цих даних можна знайти граничну потужність, що не відпускає:

Р_фибр = 220×100×10^-3 » 20 Вт

Припустимі значення струму при тривалому впливі перемінному струму промислової частоти 0,3 мА, по постійному 1 мА.

2. Напруга визначає величину струму, що протікає через людину, і величину опору тіла людини. При цьому варто розрізняти напруга мережі і напруга на людині, що менше напругам мережі в наслідок спадання напруги на опорах одягу, взуття і пола. Так при напрузі мережі рівному 220 В, напруга на людині буде приблизно рівним 160 В.

Допустиме напруження дорівнює при перемінному струмі 2 В, а при постійному струмі 8 В.

Установлено що напруги до 1 кв викликають порушення роботи серця, більше 1 кв системи подиху.

3. Опір ланцюга людини.

R_од – залежить від матертала й вологості. Опір сухого одягу 3 -4 кому, вологої 1 кому, мокрий одяг не враховується.

R_обув – опір підошви взуття (найбільший опір шкіри). Сухе взуття - 10-30 кому, волога - трохи кому, опір мокрого взуття не враховується.

R_{опор.пов.} – опір опорної поверхні ніг, цей опір підлоги або ґрунту. Найбільший опір має дерев'яна торцева підлога (сухий бетон до 10 ⁶ Ом).

Опір ґрунту залежить від його питомого опору - опір одного кубика ґрунту з ребром 1 див (м), обмірюваного між гранями.

опір опорне 1-ої ноги на ґрунті 3,1(, якщо ноги поруч - 2,3(, якщо ноги на відстані кроку - 1,6(. При послідовному з'єднанні - 6,2( (кроковий опір).

Характер опору тіла людини - активно ємнісної.

Опір тіла людини має активно-ємнісної характер (0,3μФ на дм² площі контакту) залежить від:

-  стану шкіри (суха, волога, чиста, забруднена, ціла або ушкоджена);

-  площі й щільності контакту;

-  прикладеної напруги

Для наближених розрахунків опір тіла людини приймають активним, лінійним, рівним 1 кому.

4. Рід струму (змінний або постійний).

Залежність небезпеки від роду струму.

400 і 600 У - небезпека при змінні й постійні струму практично однакові.

При напрузі до 400 У небезпечніший змінний струм.

При напрузі вище 600 У небезпечніше постійне токовище.

Болючі відчуття викликає  - швидкість наростання токовища в часі.

Якщо імпульс прямокутний, то людина його відчуває.

5.Частота змінного токовища. Найнебезпечнішої вважається частота в діапазоні 40-60 Гц (Пов'язане з f коливань деяких органів).

Залежність небезпеки від f

5. Фактори неелектричного характеру

1.  Тривалість протікання струму через людину: чим більше (t, тим небезпечніше у зв'язку з:

-  із часом послабляється захисна реакція організму. Сила організму людини слабшає.

2.  Шлях протікання токовища через людину - петлі токовища. Нараховують більше 20 петель.

-  Права петля через праву руку в землю (найбільше часто зустрічається);

-  Повна петля - обидві руки й обидві ноги;

-  Ліва петля - через ліву руку в землю;

-  Косі петлі;

-  Верхня петля - протікає через грудну клітину (найнебезпечніша);

-  Нижня петля - через ноги (обумовлена кроковою напругою - найменш небезпечна).

3.  індивідуальні особливості людини:

-  Маса тіла людини;

-  Фізичний розвиток;

-  Стан нервової системи й усього організм у цілому;

-  Підлога - граничне значення менше для жінок;

-  Наявність алкоголю в крові;

-  Фактор уваги.

4.Фактори навколишнього середовища.

Класифікація враховує вплив факторів навколишнього середовища на небезпеку поразки людини електричним струмом. Відповідно до ПУЕ усі виробничі приміщення по небезпеці поразки людини електричним струмом підрозділяються на наступні групи:

1)  Приміщення з підвищеною небезпекою, що характеризуються наявністю однієї з наступних умов, що визначають підвищену небезпеку:

o  підвищена вологість – вологість повітря в приміщенні перевищує 75%;

o  струмопровідна (вугільна і/чи металева) пил у повітрі; вона осідає на поверхні устаткування і може привести до перекриття нетокопровідних частин устаткування;

o  струмопровідні підлоги - зменшують опір ланцюга людини; струмопровідними вважаються земляні, бетонні, цегельні і металеві підлоги;

o  підвищена температура повітря, чи періодично перевищуюча +35° С.;

o  можливість одночасного доторкання людини з заземленними металоконструкціями будівельними чи технологічними з одного боку, і з металевими корпусами електроустановок з іншої сторони.

2)  Особливо небезпечні приміщення, що характеризуються одночасно наявністю двох чи більш умов підвищеної чи небезпеки однієї з умов особливої небезпеки. До умов особливої небезпеки відносяться:

-  особлива вогкість – вологість повітря близька до 100%, при цьому устаткування покривається крапельками конденсату;

-  чи хімічно біологічно активне середовище, що діє руйнівно на ізоляційні і струмоведучі частини устаткування, це пари кислот, лугів, що повзуть солі, мікроорганізми.

3)  Приміщення без підвищеної небезпеки, у яких відсутні умови, що створюють підвищену чи особливу небезпеку.

Електроустановки на відкритому повітрі (поза приміщеннями) і під навісами прирівнюються до установок в особливо небезпечних приміщеннях.

Небезпека експлуатації електроустановок.

1. загальні положення.

Небезпека експлуатації ел установок полягає у можливості вкл людини під напругу. Згідно ПУЄ розрізняють 2 види дотику:

- прямий це ел контакт людей або тварин зі струмоведучими частими, або наближення до них на небезпечну відстань.

- не прямий дотик – це ел контакт людей або тварин з відкритою провідною частиною, яка опинилася під напругою внаслідок пошкодження ізоляції.

Розрізняють 2 напруги на тілі людини.

Напруга дотику - це напруга яка виникає на тілі людини у разі одночасного дотику 2-х провідних частин.

Напруга кроку – це напруга на поверхні локальної землі розташованими на відстані 1 м одна від одної, що відповідає довжині великого кроку людини.

Електричні мережі за родом струму бувають: Змінного стуму АС і постійного стуму DС

За відношенням до землі поділяються на ізольовані від землі і сполучені с землею.

2. Небезпека прямого дотику до струмовідних частин однофазних і мереж пост струму.

По відношенню до землі мережі бувають ізольовані від землі, із заземленим полюсом, із заземленою сер. точкою джерела живлення.

1.  однополюсний дотик до мережі ізольованої від землі.

2.  однополюсний дотик у мережі із заземленим полюсом.

електротравматизм струм опір трифазний

3. Однополюсний дотик до мережі із заземленою середньою крапкою.

4. Двополюсний дотик.

R_чел – мінімально із всіх випадків, тому цей вид дотику самий небезпечний.

5. Однополюсний дотик при аварійному стані мережі.

якщо R_к®0, то

2.2 Небезпека прямого дотику до струмовідних частин трифазних мереж.

По відношенню до землі трифазні мережі бувають з ізольованою нейтраллю (напругою до 1 кВ), з глухо заземленою нейтраллю (напругою до 1 кВ), з ізольованою, компенсованою/заземленою через резистор нейтраллю напругою понад 1 кВ, з глухо заземленою/ефективно заземленою нейтраллю понад 1 кВ.

Ізольована нейтраль – нейтраль генератора або трансформатора не приєднана до заземлюючого пристрою, або приєднана до нього через великий опір пристроїв сигналізації, наявність яких не впливає на струм кз на землю.

Глухо заземлена нейтраль – нейтраль генератора або трансформатора приєднана до заземлюючого пристрою безпосередньо або через малий опір (через трансформатор струму).

Компенсована нейтраль – це нейтраль генератора чи трансформатора приєднаного до заземлюючого пристрою через дугогасні реактори для компенсації ємнісного струму у мережі під час однофазного замикання на землю.

Заземлена через резистор нейтраль - це нейтраль генератора чи трансформатора у мережі з ізольованою чи компенсованою нейтраллю, приєднаною до заземлюючого пристрою через резистор. Наприклад для захисту мережі від перенапруг або (і) вимог селективності захисту у разі замикання на землю, що призводить до падіння струму замикання на землю.

Електрична мережа з ефективно-заземленою нейтраллю – це трифазна електрична мережа напругою понад 1 кВ в якій коефіцієнт замикання на землю не перевищує 1,4. Коефіцієнт замикання на землю в трифазній мережі – це відношення різниці потенціалів між неушкодженою фазою і землею у точці замикання на землю другої чи двох інших фаз до різниці потенціалів між фазою і землею у цій точці до замикання.

1.  Однофазний дотик до мережі з ізольованої нейтраллю.

Для повітряної лінії зневажають ємністю:

Для кабельної лінії:

У мережах вище 1 кв ураховується дуга як додатковий опір дуги R_д.

Однофазний дотик до мережі із заземленої нейтраллю. У мережах з напругою вище 1 кв ураховується дуга.

2.  Дотик до фазного й нульового проведення.

3. Двофазний дотик.

4. Однофазний дотик при аварійному дотику мережі.

т. к.

те

R_к – опір контакту

Небезпека використання мережі з ізольованоїю нейтралью проявляється в тім, що не відбувається аварія. Мережа залишається в роботі.

R_k>R_p U_пр®U_ф

R_k®0 U_пр®U_л

У цих формулах приймають:

-  R_ч приймають 1 кОм;

-  R_р до 1 кВ – до 10 Ом, вище 1 кв – 0,5 Ом;

-  R_к = 30÷70 Ом;

-  R_д – з ізольованої нейтралью 10÷35 кв - до 2 кому, 110 кв і вище - 3 кому й вище.

4. Замикання на землю в електроустановках.

Причини замикань на землю.

-  Обрив і падіння проведення повітряної лінії на землю.

-  Ушкодження кабелю й замикання на землю.

-  Замикання на землю корпуса електроустановки.

5. Небезпека замикання на землю.

Небезпека замикання на землю зумовлена властивістю струму повертатися до того джерела і опором грунту. Через те що грунт має опір, то струм що протікає по грунту зумовлює падіння напруги на певних ділянках.

Закон розподілу потенціалу по поверхні грунту

Замикання на подвійне заземлення: