21605-1 (Электробезопасность)

Электробезопасность

ВСТУПЛЕНИЕ

Продолжающаяся техническая реконструкция железнодорожного транспорта на основе электрификации и широкого внедрения устройств автоматики и телемеханики способствует улучшению условий труда железнодорожников. Внедрение новой техники и прогрессивной технологии на станциях позволило исключить некоторые опасные для человека технологические операции и значительно изменить характер трудовых функций многих работников. Все более увеличивается доля высококвалифицированных рабочих, в трудовой деятельности которых преобладают элементы инженерно-технического труда. Однако полностью исключить нахождение человека на путях станций и работу его в опасной зоне движения подвижного состава в современных условиях не представляется возможным.

В связи с необходимостью повышения эффективности работы железнодорожного транспорта перед работниками станций становится задача об увеличении темпов обработки поездов, ускорения расформирования и формирования составов. Для решения этой задачи необходимо внедрение новых технических средств и мероприятий обеспечивающих безопасность труда работников станций. Использование таких средств и мероприятий необходимо рассматривать как одну из основных должностных обязанностей руководящих и инженерно-технических работников станций.

Большинство опасных и вредных производственных факторов воспринимаются органами чувств человека, поэтому их легко обнаружить и принять меры, чтобы предупредить последствия воздействия на организм. Некоторые из них (электрический ток, излучения и др.) не могут быть обнаружены органами чувств, это

увеличивает опасность поражение. Для проверки и оценки условий труда широко применяют технические методы исследований и испытаний; измерение метеорологических условий, определение концентраций вредные веществ в воздушной среде, освещенности и уровня звукового давления шума и др.

І. Условия возникновения электротравматизма.

Система распределения и потребления электроэнергии на железнодорожном транспорте при соблюдении норм и правил охраны труда почти исключает возможность поражения электрическим током. Однако при нарушении их может создаться ситуации, опасная для жизни и здоровья работающих. Доля электротравматизма в общем количестве несчастных случаев с работающими па путях станций незначительна (0,1—5%), однако исход его, как правило, тяжелый. С работниками станций электротравматизм происходит чаще всего в электроустановках напряжением до 1000 В при случайном прикосновении к токоведущим частям с поврежденной изоляцией или к корпусам электрооборудования, не имеющим защитного заземления. Бывают случаи электротравматизма при обслуживании устройств электрического освещения путей и стрелочных указателей, электрообогрева стрелок, электрифицированного инструмента для ремонта станционного оборудования, электротехнического оборудования в производственных и вспомогательных помещениях. На станциях электрифицированных дорог, особенно на однофазном переменном токе промышленной частоты напряжением 27,5 кВ, опасно всякое прикосновение человека к следующим предметам:

проводам и деталям контактной сети, находящимся под напряжением (непосредственно и через какие-либо предметы—прутья, проволоку, струю воды), с земли, подвижного состава, устройств или сооружений. Это может произойти во время работы на сооружениях, опорах и специальных конструкциях, расположенных на расстоянии менее 2 м от частей контактной сети, нормально находящихся под напряжением; на проводах в пролете линий, пересекающих контактную сеть; при осмотре н ремонте крыш у вагонов и локомотивов, снабжении водой пассажирских вагонов (сверху), экипировке льдом и осмотре люков ледников, проверке габарита приближения строений (верхней его части), устранении коммерческих неисправностей груза на платформах и в полувагонах, погрузке и выгрузке с открытого подвижного состава, а также во время тушения пожара вблизи контактной сети водой;

электрооборудованию электровозов, находящемуся под напряжением (без необходимых защитных средств);

посторонним предметам, находящимся на проводах контактной

сети или наброшенным на них (отрезки проволоки, веревки, тросы и др.);

отключенным проводам и протяженным металлическим конструкциям, подверженным индуктивному влиянию контактной сети

переменного тока;

оборванным проводам контактной сети независимо от того,

касаются они земли или заземленных конструкций или нет

Опасны также:

приближение к частям электрооборудования, находящимся под напряжением, на расстояние, достаточное для образования разряда (через воздушный промежуток);

работа подъемными кранами и маневры с краном с поднятой стрелой;

путевые работы с одновременной сменой рельсов на обоих путях;

заезд электроподвижного состава на электрифицированные пути, с которых снято напряжение и контактная сеть заземлена;

приближение к оборвавшемуся и касающемуся земли проводу контактной сети на расстояние менее 10 м.

Так как при электрической тяге рельсы и земля являются обратным проводом, то любое прикосновение человека к токоведущим частям контактной сети, когда он стоит па земле или на заземленной конструкции, будет опасным: человек попадает под полное напряжение установки; величина поражающего тока в этом случае в десятки раз больше, чем смертельно опасная.

Хотя сопротивление рабочей обуви изменяется в широких пределах, но она, даже диэлектрическая, не может обеспечить полную защиту человека от поражения током.

Корпуса электрических машин, трансформаторов, переносного инструмента, светильников и другие металлические нетоковедущие части электрических установок, нормально изолированные от токоведущих частей, при повреждении изоляции оказываются под напряжением. В этих аварийных условиях прикосновение к ним равноценно прикосновению к токоведущим частям. Ток, протекающий через тело человека, при этом может превысить опасное значение и вызвать поражение со смертельным исходом. Устраняет опасность поражения током при переходе напряжения на нетоковедущие части электроустановки защитное заземление. При замыкании на корпус заземленного электрооборудования ток, возникающий в результате повреждения изоляции, пройдет через место замыкания, заземляющие провода и заземлители в землю, растекаясь во все стороны по полусфере. Из-за небольшого объема земли у заземлителя плотность тока здесь наибольшая. По мере удаления от заземлителя объем земли, по которому растекается ток замыкания, увеличивается, а плотность тока уменьшается, достигая на некотором расстоянии (не менее 20 м) величины, которая практически может быть принята равной пулю.

Пространство вокруг заземлителя в радиусе 20 м, внутри которого наблюдается ток растекания в земле, называется полем растекания. Каждая точка почвы внутри поля растекания обладает определенным потенциалом, поэтому эти точки нельзя считать землей в электротехническом смысле слова. Землёй в электрическом понимании считают точки почвы, потенциал которых равен нулю. При замыкании на землю такие точки лежат на расстоянии 20 м от места замыкания на землю или от одиночного заземлителя. Расстояние явления справедливы при любой форме заземлителя, а также в случае грозового разряда молнии в землю или в случае обрыва голого провода воздушной сети и замыкания его на землю.

Напряжение относительно земли называют напряжение между какой-либо частью электроустановки (проводом, корпусом, заземлителем и т. п.) и точками почвы, потенциал которых равен нулю, т. е. Точками почвы лежащими вне поля растекания тока в землю. Точки почвы, лежащие внутри поля растекания, сами имеют напряжение относительно земли. При случайном электрическом соединении токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановок (замыкании на корпус) все оборудование, связанное с корпусом электроустановок, приобретает потенциал относительно земли, равный потенциалу заземления:

φз=IзRз;

где, Із— ток замыкания на землю А;

Rз - сопротивление заземлителя, Ом.

Если человек касается рукой металлической части, соединенной с заземлителем, то рука приобретает потенциал заземлителяφз, ноги же его могут касаться точки почвы с другим потенциалом φз, величина которого зависит от расстояния этой точки до заземлителя. В результате между рукой и ногами возникает разность потенциалов Электробезопасность

Uпр=φз– φн.

Эта разность называется напряжением прикосновения. Благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения составляет лишь часть напряжения заземлителя или равного ему напряжения на корпусе Uкотносительно точек земли с нулевым потенциалом

Uпр =кUк=кIзRз;

где к—коэффициент прикосновения (меньший 1), который показывает, какую часть напряжения на корпусе составляет напряжение прикосновения.

Если человек, касаясь оборудования, стоит непосредственно над заземлителем, то φз=φни напряжение прикосновения Uпр=0

По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения увеличивается и достигает максимума в случае, когда человек, касаясь корпуса неисправной установки, находится вне зоны растекания тока, т. е. на расстоянии более 20 м от заземлителя. В этом случае

φн=0, а

Uпр =φз=кIзRз;

К телу человека приложена лишь часть напряжения прикосновения, потому что последовательно сего сопротивлением включено электрическое сопротивление обуви, пола и сопротивление растеканию тока в земле от ног человека. При существующем токе замыкания на землю Із решающим фактором электробезопасности является величина сопротивления заземляющего устройства растеканию тока Rз. Уменьшая это сопротивление, можно исключить действие на тело человека опасного напряжения.

Чтобы предупредить электротравматизм, необходимо также исключить возможность одновременного прикосновения человека к корпусу заземленного оборудования и незаземленным предметам, хорошо соединенным с землей вне зоны растекания тока, так как в этом случае человек окажется под действием полного напряжения относительно земли.

Если человек в проводящей электрический ток обуви даже не касается электрооборудования, замкнутого на корпус, по находится в зоне растекания тока, то он попадает под его действие. Это происходит потому, что удаленные на разные расстояния от заземлителя точки почвы, которых одновременно касаются ноги человека, имеют разные потенциалы.

Напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, называется напряжением шага.

Напряжение шага уменьшается по мере удаления от заземлителя на расстоянии 20 м оно практически приближается к нулю. Оно зависит от тока замыкания, сопротивления заземления, распределения потенциала на поверхности земли, длины шага и положения человека относительно заземлителя. При движении но окружности, все точки которой расположены на одинаковом расстоянии от места замыкания (т. е. вдоль линии равного потенциала), напряжение равно нулю.

Когда человек попадает под напряжение шага, ток проходит по пути нога—нога. При величине этого напряжения 100 В и выше начинаются судороги ног, человек может упасть па землю, что приводит к увеличению разности потенциалов и более опасному пути прохождения тока по телу. Наибольшая опасность от напряжений шага возникает при обрыве проводов воздушных линий и контактных сетей и контакте их с землей.

ІІ. Влияние контактной сети переменного тока на металлические сооружения.

Однофазный переменный ток промышленной частоты, проходящий в контактной сети, оказывает электромагнитное влияние на проложенные вблизи и отключенные участки контактной сети соседних путей, воздушные линии связи и СЦБ, сети низкого напряжения, металлические сооружения, надземные и подземные трубопроводы. Электрическое влияние тока на металлические сооружения, не связанные с землей, возникает из-за наличия в пространстве, окружающем контактную сеть, электрического поля. Силовые линии его перпендикулярны поверхности земли и пересекают металлические сооружения, расположенные параллельно тяговой сети. Напряжение, наводимое в них, не зависит от величины тока и его частоты, а определяется только величиной напряжения в тяговой сети, взаимным расположением сооружения или провода и земли.

При увеличении расстояния между проводами и уменьшении высоты их подвеса напряжение в них снижается. Так, при высоте подвеса над землей 7 м и расстоянии между контактной сетью и проводом 5 м напряжение в последнем по отношению к земле превышает 4000 В; при высоте подвеса 1 м напряжение снижается до 1000 В. При расстоянии между контактной сетью и проводом 40 м напряжение в проводе относительно земли составляет150—300 В, при расстоянии более 50 м электрическое влияние практически не представляет опасности. Если провод расположить на земле или заземлить, то напряжение в нем спадает до нуля. Все подземные сооружения свободны от электрического влияния.

В случае прикосновения человека к проводу, подверженному электрическому влиянию, через его тело пройдет разрядный ток, величина которого зависит в основном от частоты и напряжения тока в проводе, длины и сечения последнего. Например, при длине отключенного и незаземленного провода 600 м (расположенного на расстоянии 5 м от контактной сети), напряжении относительно земли около 6600 В через тело человека проходит ток около 0,02 А, что превышает безопасную величину.

В малогабаритных металлических сооружениях при отсутствии заземления наводятся значительные потенциалы, но прикосновение к ним не опасно, так как разрядный ток во много раз меньше допустимого. Так, при наведенном потенциале изолированного металлического кожуха печи, установленной в будке дежурного стрелочного поста, 1420 В разрядный ток при заземление равен 0,68 мА. Заземление таких сооружений полностью устраняет неприятные ощущения, возникающие при прикосновении к ним.

Электрическое влияние на небольшие изолированные металлические сооружения, находящиеся в непосредственной близости к контактной сети (например, крыши зданий, вагонов с деревянным кузовом}, не опасно. Прикосновение к ним может вызвать лишь неприятные ощущения.