Анализ и оценка промышленной безопасности объекта газоснабжения АГРС-Энергия 1М

Введение

Характерной особенностью развития электроснабжения и, соответственно, энергопотребления является опережающий рост их в сельском хозяйстве, в том числе и зерноперерабатывающей промышленности [1]. Предприятия зерноперерабатывающей промышленности оснащены высокомеханизированным и автоматизированным оборудованием. В связи с этим увеличивается потенциальная опасность возникновения травмоопасных ситуаций, в том числе и поражение электрическим током [2]. Поэтому соблюдение всех требований электробезопасности ведет к снижению трамвоопасности. Применение средств индивидуальной и коллективной защиты приводит к максимальному снижению риска поражения электрическим током на производстве.

1 Опасность электрического  тока

Широкое применение электрических установок на предприятиях зерноперерабатывающей промышленности создает опасность поражения человека электрическим током. Такую опасность создает разнообразное оборудование, электрический привод машин и механизмов, электрооборудование подъемно-транспортных устройств, осветительные участки, электрифицированные инструменты. Причинами электротравм нередко бывают недостатки в конструкции и монтаже оборудования, недочеты эксплуатации, неудовлетворительная организация рабочих мест, недостаточные инструктажи [3]. Когда человек находится в сфере действия интенсивного электромагнитного поля или непосредственно соприкасается с находящимися под напряжением проводниками электрического тока, по его телу проходит электрический ток. В результате воздействия тока на организм может возникнуть электротравма [4]. Причем поражение электрическим током возникает при прикосновении человека не менее чем к двум участкам электрической цепи, между которыми существует напряжение [2]. Поэтому на предприятиях необходимо соблюдать все правила электробезопасности. Под электробезопасностью понимают систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. Травма, вызванная воздействием электрического тока и электрической дуги, называется электротравмой, а явление, характеризующее совокупность электротрамв, электротравматизмом [3]. Электротравмы составляют около 10 % от общего числа травм на производстве и от 20 % до 30 % от числа смертельных несчастных случаев. При этом большинство, до 80 % смертельных несчастных случаев происходит на электроустановках до 1000 В, которые в основном и применяются на производстве. Опасность электроустановок определяется тем, что токоведущие проводники или корпуса машин, оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции, не подают сигналов опасности, на которые реагирует человек. Реакция на электрический ток возникает лишь после его прохождения через ткани человека. В этих случаях возникают судороги мышц или остановка дыхания или сердца, что не позволяет человеку самостоятельно освободиться от контакта с установкой или проводами, находящимися под напряжением. Как показывает практика, спасение человека возможно, если время, в течение которого человек находится под действием электрического тока, не превышает пяти минут. Характер и интенсивность нарушений в организме, вызванных электрическим током, в основном определяются видом и величиной тока, длительностью его воздействия. Поражение организма в большей степени зависит от величины тока, проходящего через жизненно важные органы человека, мозг, центральную нервную систему, органы дыхания. Сила тока, проходящего через организм, определяется величиной приложенного напряжения и сопротивлением тела человека. Сопротивление тела человека не стабильно, может изменяться в широких пределах и зависит от многих факторов. Однако на величину этого сопротивления влияет главным образом степень влажности кожи. При влажной коже сопротивление резко снижается, а сила тока соответственно увеличивается. При сухой коже ток может проходить в организм человека через роговой слой, который обладает относительно большим сопротивлением. Приложенное к человеку напряжение зависит от способа контактирования с токоведущими частями. При двухполюсном прикосновении, то есть при прикосновении к двум фазам или полюсам, приложенное к человеку напряжение будет равно напряжению сети. При однополюсном прикосновении, то есть при прикосновении к одной фазе или полюсу, приложенное к человеку напряжение будет зависеть от последовательно включенных с ним сопротивлений в цепи. В подавляющем большинстве случаев происходит однополюсное прикосновение, при котором приложенное к человеку напряжение определяется главным образом сопротивлением обуви, пола и земли. Влажная обувь, влажный или токопроводящий пол обладают большой проводимостью, и поэтому приложенное к человеку напряжение может достигнуть фазного напряжения, в сети с заземленной нейтрально. Следовательно, в помещении с токопроводящими полами, и к тому же сырых и жарких, прикосновение человека к частям, находящимся под напряжением, опасно для жизни [4].

2 Воздействие электрического тока на организм человека. Характеристика электротравм  

Тело человека обладает сопротивлением, которое складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних органов. Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи, имеющий толщину до 0,2 мм, внутренние органы обладают небольшим сопротивлением от 300 до 500 Ом. При наличии сухой неповрежденной кожи сопротивление тела человека может колебаться в зависимости от индивидуальных особенностей в пределах от 1000 до 400000 Ом. Большое влияние на снижение сопротивления тела оказывает состояние кожи, наличие пота, общее ослабление организма, состояние опьянения. При сочетании некоторых неблагоприятных факторов и при состоянии опьянения сопротивление тела человека снижается до 300 Ом. В расчетах, связанных с определением тока, проходящего через тело человека, сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом. Величина тока, проходящего через человека, является фактором, определяющим тяжесть поражения электрическим током. Электрический ток, проходя через человека, оказывает сложное физико-биологическое воздействие на основные системы организма, которое выражается в воздействии на мышечные и нервные ткани, приводит к ожогам внутренних и внешних органов, электролизе крови. Основной причиной электротравм является то, что человек не может дистанционно определить находится ли установка под напряжением или нет. Ток, протекающий через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и по пути протекания тока, но и на кровеносную, дыхательную и сердечно-сосудистую системы. Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает следующие виды воздействия:

а) термическое, которое вызывает ожоги отдельных участков тела, нагревание кровеносных сосудов и нервных волокон. Внешнее проявление ожогов начинается с покраснения кожи и образования пузырей с жидкостью до почернения и обугливания кожи и мягких тканей;

б) электролитическое или химическое вызывает разложение крови и других органических жидкостей организма, а также значительные нарушения их физико-химического состава;

в) биологическое, которое проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца, и может привести к разрыву тканей и мышц;

г) механическое воздействие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва, вывихов суставов и даже повреждение костей.

Это многообразие действий электрического тока может привести к электрическим травмам и электрическим ударам. Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают:

а) электрические ожоги. Они возможны при прохождении значительного электрического тока, более 1 А. Самая распространенная травма – следствие преобразования электрической энергии в тепловую. Различают четыре степени ожога: покраснение кожи, образование пузырей, омертвление всей толщи кожи, обугливание тканей;

б) электрические знаки. Они возникают при хорошем контакте с токоведущими частями, представляют собой припухлость с затвердевшей в виде мозолей кожей серого или желтовато-белого цвета круглой или овальной формы, края резко очерчены белой или серой каймой;

в) металлизация поверхности кожи. Представляет собой попадание расплавленных частиц металла электрической дуги на кожу при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой;

г) электроофтальмия. Это ожог слизистой оболочки глаз, вызванный интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи;

д) механические повреждения, обусловленные возбуждением и судорожным сокращением мышц тела, что может вызвать их разрыв или повреждение кожных покровов, кровеносных сосудов, нервных тканей, вывих суставов и даже перелом костей.

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Условно можно разделить на четыре степени:

- первая степень – без потери сознания;

- вторая степень – с потерей  сознания, но с сохранением дыхания;

- третья степень – без дыхания и без поражения работы сердца;

- четвертая степень – с поражением  работы сердца и органов дыхания.

Ток, величиной несколько десятков миллиампер, при длительном воздействии, более 20 секунд, приводит к остановке дыхания, но наиболее опасны остановка сердца и фибрилляция сердца. Остановка сердца вызывается током в несколько сотен миллиампер при сравнительно малой длительности воздействия, доли секунд, при чем мышцы сердца расслабляются и остаются в этом состоянии. Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца. На основании исследований воздействия электрического тока на организм человека определены следующие величины:

1) порог ощущения – наименьшее  ощутимое ощущение тока. Его величина  составляет от 0,5 до 1,5 мА;

2) порог неотпускающего тока – наименьшее ощущение тока, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от действия тока. Его величина составляет 10 мА;

3) ток 100 мА и более принято  считать смертельным током.

Поражение человека электрическим током может произойти в случаях:

- прикосновения неизолированного  от земли  человека к токоведущим  частям электроустановок, находящихся под напряжением;

- приближение человека, неизолированного  от земли, на опасное расстояние  к токоведущим незащищенным изоляцией  частям электроустановок, находящихся  под напряжением;

- прикосновения неизолированного  от земли человека к нетоковедущим металлическим частям, корпусам электроустановок, оказавшихся под напряжением из-за замыкания на корпус;

- соприкосновения человека с  двумя точками земли, пола, находящимися  под разными потенциалами в  поле растекания тока, называемые  шаговым напряжением. Напряжением шага называют напряжение между двумя точками, на которых одновременно стоит человек. Схема напряжения шага изображена на рисунке 1.

  - удара молнии;

- действия электрической дуги;

- освобождения другого человека, находящегося под напряжением.

Рисунок 1 – Напряжение шага.

3 Факторы, определяющие  тяжесть поражения человека электрическим  током

Тяжесть поражения электрическим током зависит от силы тока, электрического сопротивления тела человека, длительности протекания тока через тело, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека, условий окружающей среды. Сила тока зависит от напряжения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления, в которое входит и сопротивление тела человека. При больших напряжениях, а также значительном времени прохождения тока через тело человека сопротивление его кожи падает, что ведет к увеличению тока и более тяжелому исходу поражения им. На величину сопротивления тела человека оказывает также влияние физическое и психическое состояние человека. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводят к снижению его величины. Характер воздействия электрического тока на человека в зависимости от силы и рода тока приведен в таблице 1. Допустимым следует считать ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от времени прохождения тока через тело человека.

Таблица 1 – Характер воздействия электрического тока на человека в зависимости от             силы и рода тока

Продолжение таблицы 1

Анализ данных показывает, что при напряжении 220 В переменный ток по сравнению с постоянным более опасен. При высоких напряжениях, более 500 В, опаснее постоянный ток. Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 20 до 100 Гц, этому диапазону соответствует ток промышленной частоты. Из всех возможных путей прохождения тока через тело человека наиболее опасными являются те, при которых поражается головной или спинной мозг, такими являются голова-руки, голова-ноги. Весьма опасен случай прохождения тока через сердце и легкие, таким путем является путь руки- ноги. Характеристика путей тока в теле человека приведена в таблице 2. На сопротивление тела человека, а следовательно, и на исход поражения электрическим током влияют параметры микроклимата в помещении. Увеличение температуры, влажности, снижение подвижности воздуха приводят к увеличению опасности поражения электрическим током, поскольку влаговыделение, в том числе выделение пота, обуславливает снижение сопротивления кожных покровов. На исход поражения током также влияет квалификация работников, так как пострадавший работник, хорошо знающий требования электробезопасности, может быстрее оценить ситуацию и принять наиболее эффективные меры для прекращения действия тока.

Таблица 2 – Характеристика путей тока в теле человека

Поражение человека электрическим током возможно лишь в том случае, когда он оказывается включенным  в электрическую цепь, а степень поражения определяется тем, каким образом человек оказался под напряжением. Существует два вида включения человека в электрическую сеть, однополюсное и двухполюсное. При однополюсном или однофазном включении, которое является наиболее распространенным, человек прикасается к одному полюсу или одной фазе соответственно. Такое включение может быть при ремонтных работах, замене аппаратов защиты, плавких предохранителей, электроламп, прикосновении к оголенному проводнику или корпусу оборудования, находящемуся под напряжением, вследствие пробоя изоляции или отсутствии заземления. При однополюсном включении опасность поражения током несколько уменьшается благодаря защитному действию изоляции пола и обуви. Двухполюсное или двухфазное включение происходит в тех случаях, когда человек прикасается к двум полюсам или фазам токоведущих частей электроустановки, находящейся под напряжением. Двухполюсное включение наиболее опасно для жизни, поскольку человек оказывается под действием межфазного, линейного, напряжения. Опаснее еще и потому, что человек прикасается к фазам двумя руками и ток проходит через его внутренние органы. В этом случае изоляция пола, обуви защитной роли для человека не играет.

4 Классификация помещений  по опасности поражения электрическим  током

В зависимости от наличия перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека Правила устройства электроустановок делят все помещения по опасности поражения людей электрическим током на следующие классы: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные. Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную и особую опасность. Это сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами, в которых отсутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасным. Такими помещениями могут быть обычные конторские помещения, инструментальные кладовые, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе цехи приборных заводов, размещенных в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой. Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из следующих признаков: токопроводящих полов, повышенной, более +35°С, температуры воздуха, повышенной, более 75%, относительной влажности воздуха, токопроводящей пыли на оборудовании и проводке, возможности прикосновения работающих одновременно к электрооборудованию и металлоконструкциям зданий или инженерному оборудованию, имеющим связь с землей. К этому классу помещений относятся складские неотапливаемые помещения, мучные отделения и участки с нормальной температурой и влажностью без выделения пыли, но с токопроводящими полами. Помещения особо опасные характеризуются сочетанием двух и более признаков помещений с повышенной опасностью, наличием особой сырости, относительная влажность воздуха порядка 100%, наличием химически активной или органической пыли, плесени, разрушающе действующей на изоляцию. К таким помещениям относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом. Класс помещения по опасности поражения током учитывается при выборе допустимого напряжения переносных светильников, которое в помещениях без повышенной опасности составляет 42 В, с повышенной опасностью – 24 В, особо опасных – 12 В. Работы по степени электробезопасности делятся по тем же признакам на работы без повышенной опасности, повышенной опасности и особо опасные.

5 Технические способы  и средства защиты от поражения  электрическим током

Защитить людей от поражения электрическим током можно при условии знания и соблюдения ими правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок. К техническим способам и средствам защиты от поражения электрическим током относятся:

- электрическая изоляция токоведущих  частей;

- защитное заземление, зануление;

- защитное отключение;

- ограждение неизолированных токоведущих  частей и расположение их на  недоступной высоте;

- малое напряжение;

- блокировочные устройства;

- электрическое разделение сетей;

- увеличение сопротивления изоляции  токоведущих частей;

- применение устройств защитного  отключения и средств коллективной  защиты, а также изолирующих средств  защиты.

Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

Надежная электрическая изоляция различных токоведущих проводов является основой обеспечения электробезопасности. Теоретически надежная и качественная электрическая изоляция может обеспечить стопроцентную электробезопасность для защищенных частей и сетей, находящихся под напряжением. Однако на практике электрическая изоляция может быть разрушена от механических повреждений, действия механически активной среды, повышенной температуры, неправильной эксплуатации электроустановок. При этом может появиться напряжение на корпусе машин и оборудования, которые обычно не находятся под напряжением. Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную изоляцию. Рабочей является электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу в заданных условиях эксплуатации. Дополнительной называют изоляцию, предусмотренную дополнительно к рабочей для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции. Двойная изоляция представляет собой электрическую изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной изоляций. Усиленная изоляция представляет собой улучшенную рабочую изоляцию, обеспечивающую такую степень защиты от поражения током, как и двойная изоляция.

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение металлических частей электроустановок с землей или ее эквивалентом и обеспечивает защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения электрической изоляции. Принципиальная схема защитного заземления изображена на рисунке 2. При пробое изоляции токоведущих частей корпус, изолированный от земли, оказывается под фазовым напряжением. Такую же величину составляет и напряжение прикосновения. Потенциал рук соответствует потенциалу корпуса, а потенциал ног или земли будет равен нулю. Ток, проходящий через тело человека, будет равен:

I = U/ (R + r), А;

где R – внешнее сопротивление тока, протекающего тело человека;

       r – внутреннее сопротивление тела человека.

Рисунок 2 – Принципиальная схема защитного заземления.

а – в сети с изолированной нейтралью; б – в сети с заземленной нейтралью;                  1 – заземляемое оборудование; 2 – заземлитель защитного заземления;                          3 – заземлитель рабочего заземления; Rз -  сопротивление защитного заземления; Rо – сопротивление рабочего заземления.

+При наличии заземления, вследствие отекания тока на землю, потенциал ног при касании работающим корпуса не равен нулю. Следовательно, напряжение прикосновения  и ток, проходящий через человека, оказывается меньше, чем в незаземленной установке. Для того, чтобы падение напряжения на заземлении было минимальным, величину у его сопротивления ограничивают. Она должна быть в установке с напряжением 380/220 В не более 4 Ом, а в установках с напряжением 220/127 В – не более 8 Ом. Если мощность источника питания не превышает 100кВ∙А, сопротивление заземления может быть в пределах 10 Ом. В качестве заземляющих устройств электроустановок прежде всего должны быть использованы естественные заземлители. Возможно использование железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений. При отсутствии естественных заземлителей допускается применение переносных заземлителей, ввинчиваемых в землю. Возможно устройство искусственных заземлителей в виде очагов из трех стержней, расположенных по прямой линии или по треугольнику. В качестве стержней можно использовать нестационарные стальные трубы диаметром от 50 до 75 мм, угловую сталь с размерами полос 50∙50 мм и 60∙60 мм, стальные стержни диаметром от 10 до 20 мм и длиной 3 м. Стержни, к которым привариваются соединительные проводники, после заглубления в землю должны иметь концы длиной от 100 до 200мм над поверхностью земли. Категорически запрещается использовать в качестве заземлителей трубопроводы с горючими жидкостями и газами. Техническое освидетельствование защитного заземления проводится после каждого ремонта оборудования, но не реже одного раза в год и сводится  проверке наличия электрической цепи между заземляющим устройством и электроустановкой и наличия сопротивления заземления. Как правило, оно проводится в холодный период года, когда электропроводность грунта минимальна. При этом используют специальные измерители защитного заземления.

Неизолированные токоведущие части, провода, закрепленные на изоляторах, располагают на определенной высоте, где они недоступны для случайного прикосновения, или их закрывают крышками, кожухами. Если ограждения изготавливают из диэлектриков или металла, то их располагают на определенном расстоянии от неизолированных токоведущих частей, величина которого зависит от напряжения установки.

Для уменьшения опасности поражения электрическим током применяют малое напряжение, 12 и 42 В. В особо неблагоприятных условиях, колодцах, траншеях, подвалах, сырых помещениях, для питания переносных электросветильников используют напряжение 12 В. В помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током, в аккумуляторных, котельных и других помещениях с повышенной влажностью и токопроводящими полами необходимо применять ручной электрифицированный инструмент, переносные лампы, работающие при напряжении 42 В. Для получения малого напряжения используют специальные понижающие трансформаторы. При этом один конец вторичной обмотки трансформатора и его корпус следует заземлять на случай пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.

Неоценимую роль в защите работников от электротравматизма играют блокировочные устройства, которые не допускают ошибок персонала при работе на электроустановках. Как правило, блокировки представляют собой устройства, которые допускают только определенный порядок включения механизма, исключая тем самым попадание человека в зону, где возможно прикосновение к токоведущим частям.

Электрическое разделение сетей осуществляется с помощью специальных разделительных трансформаторов. Сеть делят на отдельные короткие участки, от 2 до 6 м, с помощью трансформатора с коэффициентом трансформации 1:1. Этим  достигается общий высокий уровень изоляции проводов за разделительным трансформатором независимо от активного сопротивления изоляции. При пробое изоляции в токоприемнике и прикосновении человека к корпусу через него пройдет ток, который будет мал и не вызовет никаких ощущений.

Защитное отключение представляет собой систему быстродействующей защиты, автоматически отключающую электроустановку при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Защитное отключение применяется в тех случаях, когда невозможно или трудно осуществить защитное заземление или зануление, либо когда высока вероятность прикосновения людей к неизолированным токоведущим частям электроустановки. Поэтому защитное отключение целесообразно в ручном электроинструменте, в передвижных электроустановках. Опасность поражения электрическим током возникает при замыкании фазы на корпус, при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела, при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением. В этих случаях происходит изменение электрических параметров сети, в частности, напряжения корпуса электроустановки относительно земли. Изменение любого из указанных параметров до определенной величины, при которой может возникнуть опасность поражения электрическим током, служит импульсом для срабатывания системы автоматического отключения. Основными частями защитного отключения является прибор защитного отключения и автоматический выключатель. Прибор защитного отключения реагирует на изменение каких-либо параметров электрической сети и подает сигнал на отключение автоматического выключателя. Прибор состоит из датчика, воспринимающего изменения каких-либо параметров электрической сети, усилителя, предназначенного для усиления сигнала от датчика, сети контроля, служащей для периодической проверки исправности системы защитного отключения, вспомогательных элементов, сигнальных и измерительных приборов. Автоматический выключатель служит для отключения электрической сети при коротких замыканиях и других изменениях электрической цепи. Автоматический выключатель отключает сеть при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.