Защита от электротока

Содержание

Введение

1.              Технические способы и средства  защиты от действия электротоком к нетковедущим частям ЭУ

2.              Организационные мероприятия по электробезопасности и средства индивидуальной защиты

3.              Средства защиты от поражения электрическим током

4.              Поражение человека электрическим током и оказание  первой помощи

Заключение

  Список литературы

Введение

Широкое применение электрической энергии привело к тому, что практически все взрослое население, да и невзрослое тоже, в своей жизни каждодневно соприкасается с различными электроустановками. Как и все машины и механизмы, электроустановки при их неисправности или неправильной эксплуатации могут являться источником травматизма. Чтобы уменьшить опасность поражения человека электрическим током, нужно знать правила безопасной эксплуатации электроустановок и технику безопасности проведения работ на них.

Электронасыщенность современного производства формирует электрическую опасность, источником которой могут быть электрические сети, электрифицированное оборудование и инструмент, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве.

Электротравмотизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60…70%) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких установок и сравнительно низким уровнем подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 В в эксплуатации значительно меньше и обслуживает их специально обученный персонал, что и обуславливает меньшее количество электротравм.

1. Технические способы и средства  защиты от действия электротоком к нетковедущим частям ЭУ

Основными причинами несчастных случаев от воздействия электрического тока являются:

а) Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к открытым токоведущим частям, находящимся под напряжением.

ПРИМЕР – на заводе Трансмаш произошёл несчастный случай со смертельным исходом с электромонтёром К.

Не обесточив действующую электроталь (подъёмное устройство), потерпевший приступил к устранению неисправности объекта, расположенного вблизи запасной электротали и коснулся неизолированного участка  питающего кабеля, находящегося под напряжением. Попав под фазное (380 В) напряжение был смертельно поражён электротоком;

б) Появление напряжения на металлических частях электроустановок (металлообрабатывающий станок, подъёмный кран, ручной электрофицированный инструмент и т.д.) в результате повреждения изоляции электропроводки и замыкании тока на корпус электроустановки.

ПРИМЕР – в совхозе им. Мамонтова Поспелихинского района Алтайского края произошёл несчастный случай со смертельным исходом с дояркой В.

В результате грубейшего нарушения установки электродвигателя водяного насоса произошло замыкание оголённых проводов на корпус насоса. Проходя мимо, пострадавшая В. коснулась рукой корпуса насоса и была смертельно поражена электротоком;

в)  Появление напряжения на отключённых электроустановках, на которых работают люди, вследствие несогласованных действий обслуживающего персонала.

ПРИМЕР – на Алтайском Вагоностроительном Заводе произошёл несчастный случай со смертельным исходом с электриком Л.

Без индивидуальных средств защиты пострадавший производил ремонт крепления токосъёмников отключённого мостового крана. От воздействия внезапно появившегося электротока (ошибочное включение) пострадавший потерял устойчивость и , падая с высоты 6 метров, получил дополнительные тяжёлые телесные повреждения и скончался;

г)  Возникновение шагового напряжения Uш на поверхности земли в результате замыкания электропроводов на землю при их обрыве (рисунок 1).

ПРИМЕР – после грозы и сильного ветра в г. Барнауле произошёл групповой несчастный случай со смертельным исходом. Трое парней, проходя мимо оборванных проводов ЛЭП-0,4 кВ, не соблюдая мер предосторожности, приблизились к проводам под напряжением ближе 8 метров, попали под действие шагового напряжения и погибли.

Рисунок 1 – Схема действия шагового напряжения:

А – оборванный электропровод, по которому стекает ток в землю I3; Б – электрическое поле радиусом R=20м переменной величины (от 0 до 3) вокруг места стекания тока (точка 1) в землю. При попадании человека в круг Б возникает разность потенциалов между левой и правой ногами, т.е. Uш= 2-2 - 3-3, именуемое шаговым напряжением.

1.2.1  Защита от случайного прикосновения к открытым токоведущим частям электроустановок; обеспечивается несколькими способами:

1  – изоляцией токоведущих частей;

2  – размещением электропроводов на недосягаемой высоте (не ниже 4-6 метров от земли);

3  – установкой ограждений опасных зон и предупредительных знаков.                     

1.2.2 Защита от прикосновения к оборудованию, находящемуся под напряжением, вследствие замыкания электропроводки на корпус оборудования; обеспечивается следующими мерами:

а) – применением двойной изоляции питающих кабелей, электропроводки или путём устройства дополнительной изоляции корпусов ручных электрофицированных инструментов;

б) – применением малых напряжений 12, 24, 36 и 42 В в местах повышенной опасности поражения электротоком. Например, при работе в металлических ёмкостях (цистерны, крупные баки, танкеры и т.п.) допускаются электрофицированные инструменты (наждак, дрель, зубило и т.д.) напряжением не более 12 В. Телескопические светильники местного освещения на станочном оборудовании допускаются напряжением не более 36-42 В;

в) – устройством защитного заземления (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема защитного заземления:

1 – электроустановка; 2 – болт заземляющий; 3 – соединительный провод; 4 – заземлитель.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок (станок, пресс, подъёмный кран, электродрель и т. д.) с землёй.

Область применения защитного заземления – трёхфазные трёхпроводные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Заземлению подлежат все виды оборудования, к которым возможно прикосновение людей и животных.

Основными конструктивными элементами защитного заземления (см. рисунок 2) являются:

1 – электроустановка, 2 – болт заземляющий, 3 – соединительный провод, связывающий электроустановку с заземлителем 4, расположенным в земле.

Принцип действия защитного заземления: при замыкании  электропроводки на корпус оборудования (1) ток замыкания J3 растекается по корпусу и уходит в землю по проводнику 3 и заземлителю 4. В связи с тем, что сопротивление заземлителя по нормам электробезопасности очень мало (не более 4 Ом), ток с корпуса электроустановки обвально стекает в землю, в результате резко снижается напряжение на корпусе оборудования  относительно земли до безопасной величины. По законам физики, ток замыкания попадает и на человека, но во много раз меньше чем в землю (в 250 раз), т. к. сопротивление тела человека RЧ равно 1000 Ом, а сопротивление заземлителя R3 равно 4 Ом.

Основное требование к защитному заземлителю – сохранение целостности конструктивных элементов (2,3,4, рисунок 2) и их сборки;

г) - Устройство зануления

Рисунок 3 – Схема зануления:

1 – электроустановка; 2 – автомат отключения (предохранители); 3 – электросвязь; 4 – нулевой защитный провод, 5 – заземление нейтральной  точки О источника тока.

6 – повторное заземление нулевого провода.                                                                                                 

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение (3) с нулевым защитным проводником (4) металлических нетоковедущих частей оборудования (1), которые могут оказаться под напряжением.

Нулевым защитным проводником называется проводник (4) соединяющий зануляющие части оборудования с глухо-заземленной нейтральной точкой (о) обмотки источника тока. По нулевому защитному проводнику (4) рабочий ток не течёт, а только ток короткого замыкания Jк в аварийных ситуациях.

Основные конструктивные элементы зануления (рисунок 2):

1 – электроустановка, 2 – автомат отключения, 3 – зануляющий проводник, связывающий электроустановку с нулевым проводом, 4 – нулевой защитный провод, 5 – заземление нейтрали (т. е. нейтральной точки о источника тока), 6 – повторное заземление нулевого провода.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпусе 1 в однофазное короткое замыкание тока J3, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами с целью создания большего тока J3, чем в сети, способного обеспечить срабатывание системы защиты и тем самым автоматически отключить повреждённую электроустановку от питающей сети.

С момента появления тока замыкания J3 до отключения аварийной установки проходит 1-2 с. В это время возникает опасность поражения электротоком  людей, работающих на неисправной установке. Для уменьшения этой опасности и применено заземление нейтрали R0 и Rп создающими эффект наподобие защитного заземления (см. пункт В).

Основное требование к занулению:

              1. Тщательная прокладка нулевого провода, чтобы исключить возможность  его обрыва по любой причине;

      2.  Целостность всех элементов зануления.

Область применения зануления – трёхфазные четырёхпроводные сети напряжения до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью. Обычно это сети напряжением 127/220; 220/380; 380/660 В в машиностроении и других отраслях.

Занулению подлежат корпуса электроустановок (оборудования) машин и аппаратов, станки, лабораторные стенды и т.п.;

д) – Устройство защитного отключения (см. пункт 2 настоящих методических указаний).

Защита от поражения электрическим током с помощью

отключающих устройств

В последние годы в России и за её пределами всё большее распространение  получают разнообразного вида устройства защитного отключения электроустановок, оказавшихся в аварийном состоянии.

Защитное отключение – это высокоэффективная мера, обеспечивающая безопасность людей и животных, зданий и сооружений. Путём быстродействующего отключения (в течение 0,1-0,2 с.) электроустановок в аварийных ситуациях, таких как:

1 – замыкание электропроводов на корпус оборудования или на землю;

2 – утечка тока выше допустимого значения через повреждённую или устаревшую изоляцию проводов;

3 – случайное прикосновение работающего человека  к открытым неизолированным токоведущим частям;

4 – внезапное появление в сети более высокого напряжения по сравнению с обычным (номинальным).

Область применения УЗО практически не ограничена: они могут применяться в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали (как с изолированной, так и с глухозаземленной нейтралью).

Особенно незаменимы УЗО для ручных электрофицированных инструментов (электродрель, электронаждак, электропила, электрорубанок и т.д.), когда в случае неисправности изоляции, опасность поражения электротоком особенно велика, потому что аварийный инструмент в этот момент находится в руках работающего. УЗО защищают от поражения электротоком не только людей, но и взрывоопасные объекты, предотвращая загорание и взрывы своевременным отключением неисправной электросети или электроустановки.

Устройство защитного отключения (УЗО) должны обеспечивать отключение несправной электроустановки за очень короткое время (0.1-0.2 сек).

Основными частями УЗО являются (рисунок 4):

а) Электрическая часть прибора защитного отключения – это совокупность отдельных элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра электрической сети (сила тока, напряжение и др.) и дают сигнал на отключение автоматического выключателя. Этими элементами являются:

- датчик – устройство,  воспринимающее изменение параметра электросети и преобразующее его в соответствующий сигнал (как правило, датчиками служат реле тока (РТ), реле напряжения (РН) и т.п.);

- усилитель сигнала (УС), предназначенный для усиления сигнала датчика, если сигнал окажется недостаточно мощным;

- каналы передачи аварийного сигнала (КПАС) на исполнительный орган  (АВ), отключающий аварийную установку;

- вспомогательные элементы – сигнальные лампы, измерительные приборы (вольтметр, амперметр и др.);

б) Автоматический выключатель – устройство, служащее для включения и отключения цепей, находящихся под нагрузкой (в нормальном режиме), и при коротких замыканиях (аварийный режим). Он должен надежно отключать электроцепь автоматически при поступлении сигнала от электрической части прибора защитного отключения.

Рисунок 4 – структурная схема УЗО:

Д – датчик, УС - усилитель сигнала, КПАС – канал передачи аварийного сигнала, АВ – автоматический выключатель питающей сети, АЭ – аварийная электроустановка.

Типы УЗО

Каждое устройство защитного отключения в аварийных ситуациях воспринимает изменение сигнала одного какого-либо электрического параметра, на который реагирует электрическая часть прибора защитного отключения, УЗО делятся на следующие типы, реагирующие на появление:

1 – напряжения корпуса электроустановки относительно земли;

2 – тока, стекающего в землю с  корпуса электроустановки;

3[1] - напряжения нулевой последовательности;

41 - тока нулевой последовательности;

5 – напряжения фазы относительно земли.

По закону Кирхгофа геометрическая (векторная) сумма токов и напряжений в трехфазной сети равна нулю и нет никакого импульса на отключение электроустановки при ее нормальном режиме работы.

Если же в сети по каким-либо причинам электрическое равновесие нарушается, например, в результате замыкания одной из фаз на землю, или прикосновения человека к фазе, а также при утечке тока на землю через поврежденную изоляцию, то геометрическая сумма токов и напряжений будет уже не равна нулю (равновесие электросистемы нарушается), и тогда в сети по проводам течет разный по величине ток и напряжение. Это и есть, так называемый ток нулевой последовательности и напряжение нулевой последовательности. Результирующая этих токов (напряжений) и воспринимается датчиком отключающего устройства.

Если величина результирующего тока (напряжения) превысит допустимые Iдоп (Uдоп), датчик среагирует на это и подаст сигнал на автоматическое отключение аварийного участка сети или аврийной электроустановки, и они отключаются. Опасность поражения электротоком устраняется.

Рассмотрим схемы накоторых типов УЗО.

УЗО, реагирующее на появление напряжения корпуса электроустановки

относительно земли (рисунок 5)

Рисунок 5 – Схема УЗО, реагирующая на появление напряжения на корпус относительно земли:

1 - электроустановка, 2 – автоматический выключатель, 3 – заземлитель корпуса,

4 – вспомогательный заземлитель; РН – реле напряжения, ОК – отключающая катушка автоматического выключателя, Rз и Rв – сопротивление защитного и вспомогательного заземления, Iз и Iр – ток замыкания и ток, проходящий через реле напряжения РН.

Датчиком в этой схеме служит реле напряжения РН, включенное между защищаемым корпусом 1 и вспомогательным заземлителем 4. При замыкании одной из фаз на корпус в начале проявляется защитное свойство заземления (З), снижающее электрический потенциал корпуса до некоторого уровня к. Если к превысит допустимую по электробезопасности величину доп , при котором напряжение прикосновения к корпусу Uпр будет выше допустимого Uдоп , сработает устройство защитного отключения и поврежденная электроустановка автоматически отключается от сети.

Входная величина электрического параметра, при которой датчик УЗО реагирует на отключение аварийной электроустановки, называется уставкой.

Входная величина тока и напряжения датчика УЗО, при которой наступает отключение не должна превышать предельно допустимых значений, указанных в таблице 1.

Таблица1 – Предельно допустимые значения

Примечание: в числителе  даны напряжения U,В; в знаменателе - токи I, мА.

УЗО, реагирующие на появление тока нулевой последовательности (ток

разбаланса электросистемы в аварийных ситуациях)

В устройствах защитного отключения этого типа импульсом, вызывающим отключение электроустановки, является возникновение тока нулевой последовательности в разбалансированной сети при аварийных ситуациях (рисунок 6).

Рисунок 6 – Схема УЗО, реагирующая на появление тока нулевой последовательности:

1 – электроустановка, 2 – автоматический выключатель, 3 – трансформатор тока нулевой последовательности, 4 – реле тока, 5 – заземление корпуса.

В устройстве защитного отключения датчиком, воспринимающим и преобразующим импульс на отключение электроустановки 1, служит трансформатор тока нулевой последовательности 3 (ТТНП), который своим токопроводом охватывает все провода данного участка питающего электрокабеля (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема трансформатора тока нулевой последовательности:

1 – магнитопровод (сердечник) разъемный; 2 – электрокабель; 3 – провода (фазы) кабеля – первичные обмотки трансформатора; 4 – вторичные обмотки.

Фазы кабеля в этом случае играют роль его первичных одновитковых обмоток.

В результате магнитные потоки, создаваемые в магнитопроводе ТТНП токами первичных обмоток складываются, а суммарный магнитный поток обусловливает возникновение тока во вторичной обмотке ТТНП. Ток вторичной обмотки проходит через токовое реле РТ и является тем импульсом, при котором срабатывает УЗО, отключая аварийную электроустановку

2.Организационные мероприятия по электробезопасности и средства индивидуальной защиты

К работе в электроустановках должны допускаться лица, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда, проверку знаний правил безопасности и инструкций в соответствии с занимаемой должностью применительно к выполняемой работе с присвоением соответствующей квалификационной группы по технике безопасности и не имеющие медицинских противопоказаний

Потенциальные опасности поражения током при работе оборудования

При эксплуатации этого оборудования и другого электрооборудования возможно поражение работающего персонала воздействием электрического тока.

Потенциальные опасности поражения током могут возникнуть при монтаже или эксплуатации электрооборудования.

Признаками повышенной опасности поражения электрическим током в помещениях являются:

Сырость (относительная влажность выше 70% или токопроводящая пыль);

Токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

Высокая температура (выше +30 °С);

Возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий и металлическим корпусам электрооборудования.

В помещениях существует опасность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий и металлическим корпусам электрооборудования. Для предотвращения этой опасности необходимо электрооборудование устанавливать не ближе 1 метра от металлоконструкций.

Технические средства электробезопасности

Для защиты от поражения электрическим током обслуживающего персонала на электроустановке применяются как индивидуальные, так и общие меры защиты. Наиболее простыми и достаточно эффективными средствами защиты являются заземление или зануление .

В зданиях система питания электроустановок осуществляется через трехфазное напряжение с глухо-заземленной нейтралью, также существует контур заземления.

В качестве меры защиты персонала от поражения электрическим током от корпусов электрооборудования используется заземление.

Меры и средства индивидуальной защиты от поражения током

К мерам и средствам индивидуальной защиты относятся инструменты контроля, наладки и ремонта. Можно выделить следующие группы средств:

Изоляционный инструмент широкой номенклатуры (отвертки, плоскогубцы, кусачки и др.);

Приборы для электрических измерений (ампервольтметры, мегом метры).

3 Средства защиты от поражения электрическим током

При эксплуатации ЭУ важную роль в обеспечении безопасности электротехнического персонала играют электротехнические средства защиты и предохранительные приспособления. 

Согласно ГОСТ 12. 009-76 электрозащитными средствами называются переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с ЭУ, от поражения электротоком, от воздействия электрической дуги и ЭМП. 

Согласно правил применения и испытания средств защиты, используемых в ЭУ  все электрозащитные средства подразделяются на следующие группы:

а) штанги изолирующие ( 75, 76) (оперативные, измерительные, для наложения заземления), клещи изолирующие (для операций с предохранителями) и электроизмерительные, указатели напряжения, указатели напряжения для фазировки б) изолирующие средства для ремонтных работ под напряжением выше 1000 В и слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками в) диэлектрические перчатки, боты, галоши, коврики, изолирующие накладки, изолирующие подставки. г) индивидуальные экранизирующие комплекты, 

приспособления для ремонтных работ ( лестницы, площадки и др. )
б)при напряжении до 1000 В кроме указанных (в па) диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками. 
Дополнительными электрозащитными изолирующими средствами называются такие, которые 1) являются дополнительной мерой к основным средствам 2) служат мерой защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения 3) они испытывают повышенным напряжением, не зависящим от напряжением, при котором они будут применяться. 

К дополнительным электрозащитным средствам относятся:
а) при напряжении выше 1000 В; диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, диэлектрические коврики, изолирующие подставки на фарфоровых изоляторах, диэлектрические колпаки, переносные заземления, оградительные устройства. 
б) при напряжении до 1000 В; диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики и изолирующие подставки.

3. Поражение человека электрическим током и оказание  первой помощи

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействия. Тепловое действие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон. Химическое действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма. Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма. В результате такого возбуждения они могут погибнуть.

Различают два основных вида поражения человека электрическим током: электрический удар и электрические травмы. Электрическим ударом называется такое действие тока на организм человека, в результате которого мышцы тела начинают судорожно сокращаться. При этом в зависимости от величины тока и времени его действия человек может находиться в сознании или без сознания, но при нормальной работе сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечно-сосудистой системы, что ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов (сердца, мозга и пр.).

Электрической травмой называют такое действие тока на организм, при котором повреждаются ткани организма: кожа, мышцы, кости, связки. Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов. Такой ожог появляется в месте контакта тела человека с токоведущей частью электроустановки или электрической дугой. Бывают также такие травмы, как металлизация кожи, различные механические повреждения, возникающие в результате резких непроизвольных движений человека. В результате тяжелых форм электрического удара человек может оказаться в состоянии клинической смерти: у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии медицинской помощи клиническая смерть (мнимая) может перейти в смерть биологическую. В ряде случаев, однако, при правильной медицинской помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться оживления мнимоумершего.