Основы техники безопасности

7 ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

7.1 Электробезопасность

7.1.1 Особенности поражения электрическим током

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, которые обеспечивают защиту людей от вредного и опасного влияния электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравматизм - это явление, которое характеризуется совокупностью электротравм.

Электротравма - это травма, которая вызвана влиянием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм сравнительно с другими видами травматизма имеет некоторые отличные особенности. Поэтому на производстве должна быть создана надлежащая электробезопасность.

Анализ несчастных случаев на производстве свидетельствует, что электротравматизм составляет около 1% от их общего количества, но среди несчастных случаев со смертельными поледствиями электротравмы составляют до 40%, занимая одно из первых мест, причем около 90% смертельных поражений электрическим током случается в электроустановках напряжением 127 - 380 В.

Основные причины несчастных случаев, которые связаны с обслуживанием электрических сетей и электроустановок:

Рекомендуемые материалы

- допуск к работе лиц, которые не имеют квалификационной группы по электробезопасности;

- допуск к работе лиц, которые не знают помещений и внешних установок за степенью опасности поражения электротоком;

- работа на электроустановках и электроинструментом без заземления, заиление, без проверки сопротивления изоляции в сетях потребителей электротока;

- работа без снятия напряжения, без средств коллективного и индивидуальной защиты;

- работа без наряда-допуска;

- нерегулярное обучение и переаттестация персонала, который обслуживает электросети и электроустановки;

- допуск к работе лиц без медицинского осмотра.

К несчастным случаям приводит также применение в особо опасных помещениях и помещениях повышенной опасности напряжений свыше 42 В и применение светильников открытого типа.

7.1.2 Действие электрического тока на организм человека

В цехах металлургического производства неотъемлемой частицей основного и вспомогательного оборудования есть электрические машины и другие потребители электроэнергии. Опыт свидетельствует, что через неправильную эксплуатацию электроустановок могут случаться случаи поражения рабочих электротоком и ожоги электрической дугой, а также повреждение кожи в виде металлизации.

При рассмотрении вопросов безопасности работы можно начать из того, что поражение рабочего током случается при включении его в электрическую сеть и прохождении тока через организм, который, как правило, бывает при контакте человека с неизолированными частями электрического оборудования. Опасная для человека сила тока зависит от его рода, напряжения в цепи проводников, сопротивления человеческого организма и окружающей среды.

Проходя через организм, ток действует термическим, электролитическим и биологическим чином. Любая из этих действий может послужить причиной травмы от тока или дуги. Электротравмы условно делятся на два вида: местные электротравмы и электрические удары.

Наиболее характерные виды травм (четко выраженные местные нарушения целостности организма) - электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия.

Электрический ожог - наиболее распространенная травма (60-65% потерпевших). Есть ожоги токовые и дуговые. Токовые ожоги бывают, как правило, при напряжении 1000 - 2000 В, дуговые - при высших напряжениях в результате образования дуги между токоведущей частью и телом человека.

Различают четыре степени ожогов:

I - покраснение кожи,

II - образование пузырей;

III - омертвление участка кожи;

IV - обугливание кожи.

Как правило, тяжесть ожога определяется не так степенью, как площадью пораженной ожогом поверхности тела.

Металлизация - проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, который испарился или расплавился под действием электрической дуги. Металлизация наблюдается приблизительно в 10% потерпевших от тока.

Электроофтальмия - ожег внешних оболочек глаз под влиянием ультрафиолетового лучей, который возникает от электрической дуги. Электроофтальмия наблюдается в 3-2% потерпевших от тока.

Электрический удар - это возбуждение электротоком живых тканей организма, которое сопровождается судорожными сокращениями мышц.

В зависимости от последствия действия на организм удары разделяют на три степени:

I - судорожное сокращение мышц без бессознательности;

II - судорожное сокращение мышц с бессознательностью, но с сохраненными дыханием и работой сердца;

III - клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Продолжительность клинической смерти определяют с момента прекращения сердечной деятельности и дыхание к началу гибели клеток коры головного мозга. Это время составляет 4-8 мин, иногда - до 15 мин.

7.1.3 Факторы, определяющие тяжесть поражения электрическим током

Тяжесть электротравмы зависит от:

-силы тока, который проходит через тело человека;

-продолжительности действия тока;

-пути тока в организме человека;

-физиологического состояния организма и производственных условий.

Значение тока, который проходит через тело человека, является основным фактором, который предопределяет результат поражения.

В табл. 7.1 представлена зависимость изменения характера действия тока от его силы. С увеличением силы тока четко оказываются три качественно отличных реакции организма: ощущение, судорожное сокращение мышц (не отпускание - для переменного тока и болевой для постоянного) и, в конце концов, фибрилляция сердца - хаотичные быстрые и разночастотные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрили), при которых сердце перестает работать как насос, т.е. оно не в состоянии обеспечивать движение крови по сосудам. Токи, которые вызывают соответствующую реакцию, разделяют на ощутимые, на те, что не отпускают, и фибрилляционные, а их минимальные значения называют пороговыми.

Величина тока, который проходит в цепи, будет зависеть от сопротивления цепи. К сопротивлению цепи человека R_ч относятся: сопротивление тела человека r_т, сопротивление одежды r_од, сопротивление обуви r_об и сопротивление опорной поверхности  r_оп, т.е.

R_ч = r_т + r_од + r_об + r_оп

r_л состоит из сопротивления кожи r_к и сопротивления внутренних органов    r_во. Как r_к так и r_во  имеют активно-емкостный характер и зависят преимущественно от напряжения.

Поскольку сопротивление человеческого тела току не линейно и не стабильно и вести расчеты с такими сопротивлениями сложно, будем считать, что сопротивление человеческого тела стабильно и составляет 1000 Ом.

Прохождение тока через человека существенным образом влияет на результат поражения. Опасность поражения особенно большая, если ток, проходя через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг, действует непосредственно на них.

Пути тока в теле человека называют петлями тока. Среди тяжелых и смертельных случаев чаще всего бывают такие петли тока: рука - рука (20% случаев), рука - нога (20%), нога - нога (напряжение шага - 8%).

Тяжесть поражения будет зависеть от схемы прикосновения. Различают такие схемы прикосновения человека к токопроводящим частям под напряжением: однофазное прикосновение (прикосновение к одной фазе трехфазной сети), однополюсное прикосновение (к одному полюсу однофазной сети или сети постоянного тока), двухфазное прикосновение (одновременное прикосновение до двух фаз сети) и двухполюсное прикосновение (одновременное прикосновение до двух полюсов электроустановки).

Таблица 7.1 - Характер действия электрического тока на организм человека

        

Продолжительность прохождения тока сквозь тело человека влияет на тяжесть поражения электротоком, но оценка этого фактора имеет трудности.     

Практически допустимые (с достаточно малой достоверностью поражения током) величины тока:

Действие тока до 30 с не должна превосходить порогового значение отпускающего тока.

Род и частота тока, который проходит через тело человека, оказывают большое влияние на результат поражения. Постоянный ток приблизительно в 4-5 раз безопасней от переменного с частотой 50 Гц (наиболее опасной для человека). При увеличении частоты (свыше 50 Гц) значение неотпускающего тока возрастают. С уменьшением частоты от 50 Гц до 0 значение неотпускающего тока также возрастают и при частоте, которая равняется нулю (постоянный ток), увеличиваются приблизительно втрое. Значение фибрилляционного тока при частотах 50 - 100 Гц равны. С повышением частоты до 200 Гц сила фибрилляционного тока возрастает приблизительно вдвое, а до 400 Гц - почти в три с половиной разы.

Индивидуальные особенности человека значительно влияют на результат поражения при электротравмах. Для женщин пороговые значения тока приблизительно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин. В состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (особенно болезни кожи, сердечно-сосудистой системы) и опьянение люди более чувствительны к прохождению тока. Если человек подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный удар приводит к тяжелым последствиям.

Тяжесть поражения током резко усиливается в зависимости от состояния окружающей среды. В горячих цехах тяжесть поражения значительно большая потому, что при перегреве тела человека сопротивление уменьшается. Аналогичное действие предопределяет и облучение организма.

Снижение атмосферного давления увеличивает опасность действия электрического тока и наоборот.

Увеличение парциального содержания кислорода в воздухе уменьшает чувствительность организма к действию электрического тока.

Правила техники безопасности предусматривают отбор по состоянию здоровья персонала для обслуживания действующих электроустановок.

Степень тяжести травмы в значительной мере зависит от вида электроустановки и состояния помещения.

7.1.4 Классификация электроустановок и помещений

Согласно Правилам устроения (ПУЭ) электроустановки с точки зрения безопасности делятся по  напряжению:

- до 1000 В з глухозаземленной нейтралью;

- до 1000 В с изолированной нейтралью;

- свыше 1000В  глухозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

- свыше 1000В с изолированной нейтралью.

На безопасность также существенным образом влияют влажность и температура воздуха, наличие в нем химических элементов и токопроводящей пыли и т.п..

Учитывая эти признаки, согласно ПУЭ, помещения делятся на три категории относительно степени поражения электрическим током:

- без повышенной опасности (в помещении отсутствуют условия
 для повышенной или особой опасности);

- с повышенной опасностью (для помещений характерно  одно из таких условий: сырость, токопроводящая пыль - металлическая, земляная, кирпичная; высокая температура; возможность одновременного прикосновения человека к металлическим частям, которые имеют соединение с землей, и к металлическим деталям, корпусам электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при  повреждении изоляции);

-особо опасные (характеризуются одним из условий: особая сырость, химически активная среда, загазованность, одновременно два или больше условий повышенной опасности).

Различают технические и организационные причины электротравм.

К основным техническим причинам принадлежат: неисправность и дефекты устройства электроустановок и защитных средств, использование непринятых в эксплуатацию электроустановок и защитных средств с просроченным сроком испытаний.

К организационным причинам принадлежат: недостаточная обученность персонала, неправильная организация работы, недоброкачественный надзор во время работы и др.

Вообще причины попадания людей под напряжение такие:

- прикосновение к открытым токопроводящим частям (56%);

- прикосновение к токопроводящим частям, покрытым поврежденной изоляцией или изоляцией, которая потеряла свои качества (40%);

- прикосновение к полу, который случайно попал под напряжение
 (шаговое напряжение) (2,5%):

- поражение через электрическую дугу (1,5%).

Требования безопасности к электрооборудованию

Безопасная эксплуатация оборудования достигается за счет безупречного выполнения правил и норм, а также  своевременного обучения персонала. На установках напряжением до 1000 В (1 группа) работы ведутся по распоряжению вышестоящего лица, свыше 1000 В (II группа) работы выполняются только по наряд-допуску, при этом установки осматривают не менее чем две человека. При осмотре установок II группы не разрешается приближаться к месту повреждения на расстояние меньше чем 4-8 м. При выключении установок этой группы их можно включить только в том случае, когда привод защищен от выключателя стенкой или металлическим щитом. При всех других обстоятельствах включать его можно только дистанционно.

Передача электроэнергии и питание стационарных установок выполняется специальными кабелями с металлической оболочкой, а передвижных установок и ручного инструмента - гибкими кабелями с резиновой оболочкой. Силовые кабели прокладывают по металлическим трубам под землей. В производственных помещениях кабели прокладывают открыто по стенам или металлоконструкциям.

Защита от поражения электрическим током

 

Для безопасности при роботах на электроустановках применяют средства коллективной и индивидуальной защиты. Коллективная защита от поражения электротоком осуществляется применением: малых напряжений и защитного разделения сетей; усиленной (двойной) изоляции; защитного заземления и зануления корпусов электрооборудования и других конструктивных элементов установок, которые могут попасть под напряжение; автоматического защитного отключения частей оборудования и поврежденных участков сети, которые случайно оказались под напряжением.

Применение малых напряжений

Напряжение 42 В считается безопасным, но при определенном стечении обстоятельств оно может стать опасным. В этом случае необходимо во вторичной обмотка трансформатора применять провода с надежной изоляцией, а для переносных токоприемников - шланговые провода. Для безопасности при пользовании переносными светильниками и электроинструментом применяют пониженное напряжение до 42 В (например, 12 и 36 В). В обычных условиях напряжение в 42 В и ниже согласно ПУЭ отнесено к малому (безопасному), поэтому корпуса токоприемников малого напряжения заземлять (занулять) не следует, кроме взрывоопасных помещений, в которых необходимо заземлять или занулять все электрооборудование независимо от напряжения.

Состояние изоляции установок и ее контроль

Изоляция должна точно отвечать требованиям ПУЭ и условиям окружающей среды, номинальному напряжению сети или установки. Изоляция в установках считается удовлетворительной, если ее сопротивление на участке сети между предохранителями не меньше, чем 0,5 МОм.

Как изоляционный материал используют различные диэлектрики, которые имеют сопротивление (10¹⁰ - 10²² Ом-м). Поэтому специальными приборами измеряют сопротивление изоляции электроустановки, которая находится под рабочим напряжением на протяжении всего времени ее работы.

Двойная изоляция

Двойная изоляция - это оборудование двух независимых один от другого степеней изоляции. Поэтому нарушение целостности одной изоляции не приведет к опасной ситуации, поскольку вторая изоляция предупредит появление напряжения на металлических частях оборудования. Двойная изоляция может обезопасить эксплуатацию любого оборудования небольшой мощности. На корпус оборудования с двойной изоляцией наносится распознавательный знак - квадрат в квадрате.

Защитное заземление

Прикосновенье к нетоковедущим частям электрооборудования, которые попали от напряжение, может привести к таким же тяжелым последствиям, как и при непосредственном прикосновение к токопроводящим частям. Для защиты от поражения током заземляют нетоковедущие металлические части электроустановок, которые неожиданно могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление - это намеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических, не предназначенных для прохождения тока частей, которые при повреждениях электрооборудования могут оказаться под напряжением (рис. 8.1). Оно может выполняться с помощью специально сооруженных искусственных и естественных заземлителей - проводника или группы проводников, которые непосредственно соединены с землей. Искусственные заземлители применяются лишь в тех случаях, когда вблизи нет естественных или их применение невозможно.

Естественные заземлители - это подземные кабели, металлические конструкции, надежно соединенные с землей.

В помещениях с повышенной опасностью или в особо опасных заземление является обязательным при напряжении установок свыше 36 В переменного тока и свыше 110 В постоянного тока, а в помещениях без повышенной опасности - при напряжении 500 В и выше. Во взрывоопасных помещениях заземления делают независимо от величины напряжения.

Рисунок 8.1 - Схема защитного заземления

Допустимые значения сопротивления заземлителя определенные ПУЕ:

- 4 Ом во всех случаях для установок напряжением до 1000 В і 10 Ом при мощности генераторов и трансформаторов 100 кв-А и меньше;

- 0,5 Ом при больших токах замыкания на землю (свыше 500 А) для установок напряжением свыше 1000 В і 10 Ом при малых токах замыкания на землю.

В каждом защитном заземлении периодически замеряют сопротивление специальными приборами, проверяют целостность внешних заземляющих проводников, надежность присоединения заземлителей.

Зануление

Для быстрого отключения поврежденной установки от сети используют зануление. Это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление - это преобразование замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание для создания тока такой величины, при которой срабатывает защита и установка автоматически отключается от питательной сети. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Как правило, это сети напряжением 380,220, 127 В.

Человек, прикоснувшись к поврежденному корпусу, попадет под это напряжение. Чем меньшее сопротивление нулевого провода, тем меньшее напряжение, под которое попадет человек. При обрыве зануленого или нулевого провода корпус оборудования попадает под действие фазного напряжения. Для предотвращения этого нулевой провод заземляют в нескольких местах. Контролируют зануление после монтажа и периодически в процессе эксплуатации - не реже одного раза на пять лет.

Защитное отключение

Это - быстродействующая защита, которая обеспечивает автоматическое отключение установки при появлении в ней опасности поражения током. Защитное отключение является самым надежным способом защиты конструктивных частей оборудования от появления опасного напряжения; отключают автоматическими выключателями или контакторами со специальным реле отключения, скорость срабатывания которого не более чем 0,2 с. Защитное отключение может применяться на установках с изолированной и заземленной нейтралью.

Организационно-технические мероприятия электробезопасности

Во избежание ожогов и поражений током, необходимо прежде всего точно придерживаться Правил устройства электроустановок и Правил техники безопасности при эксплуатации оборудования. Кроме того, на каждом участке или в цехе, с учетом местных условий, должна быть система мероприятий безопасности при эксплуатации оборудования. Основные мероприятия:

- изоляция токопроводящих частей, которые нормально находятся под напряжением;

- малое напряжение в электрических цепях переменного тока, которое не превышает 40 В, и постоянного тока - не выше 110В;

- элементы для защитного заземления металлических, нетокопроводящих частей, которые случайно могут попасть под напряжение (при нарушении изоляции, режима роботы и т.п.);

- автоматические устройства, которые отключают электропотребителей от сети, когда доступные человеческому прикосновенью части попадают под напряжение; 

- устройства для предотвращения возможного случайного прикосновения к токопроводящим, подвижных или нагретых частей электроустановки; блокирование против ошибочных операций и действий персонала; средства для контроля изоляции и сигнализации о ее повреждении, а также для отключения установки при уменьшении сопротивления изоляции ниже допустимого уровня; предупредительные надписи, знаки, окрашивание токопроводящих частей в сигнальные цвета и другие средства сигнализации об опасности.

При ремонте, техническом обслуживании, эксплуатации, остановке и пуске электротехнического оборудования персонал цехов и участков должны вести работу соответственно инструкциям, утвержденным главным инженером предприятия. В этом случае разрешается применять только такое электротехническое оборудование, двигатели, трансформаторы, измерительные приборы, аппараты защиты, кабели и т.п., которые отвечают требованиям Госстандарта или утвержденным техническим условиям.

Организационные мероприятия

 Перечень основных мероприятий

Организационными мероприятиями, которыми достигается безопасность работ в электроустановках, являются:

- утверждение перечня работ, которые выполняются по нарядам -допусками, распоряжениям и в порядке текущей эксплуатации;

- назначение лиц, ответственных за безопасное проведение работ;

- оформление работ нарядом, распоряжением или утверждением перечня работ, которые выполняются в порядке текущей эксплуатации;

- подготовка рабочих мест;

- допуск к работе;

- надзор во время выполнения работ;

- перевод на другое рабочее место;

- оформление перерывов в работе и ее окончания.

Работники, ответственные за безопасность работ

Ответственными за безопасность работ, которые выполняются в электроустановках, есть:

- работник, который выдает наряд, распоряжение;

- работник, который дает разрешение на подготовку рабочего места;

- работник, который готовит рабочее место, допуск;

- работник, который допускает к работе(далее -допускам);

- руководитель работ;

- работник, который присматривает за безопасным выполнением
 работ (далее — надзиратель);

- члены бригады.

Работник, который выдает наряд, распоряжение, обеспечивает возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде мероприятий безопасности, за качественный и количественный состав бригады и назначение работников, ответственных за безопасное выполнение работ, а также за соответствие групп по электробезопасности работников, которые указаны в наряде, выполняемой работе.

Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется административно-техническим работникам предприятия, которые имеют группу V в электроустановках свыше 1000 В и группу IV -в электроустановках до 1000 В.

Руководитель работ отвечает за:

- применение мероприятий безопасности, предусмотренных нарядом или распоряжением, и их достаточность;

Ещё посмотрите лекцию "4. Принципы составления математических моделей" по этой теме.

- четкость и полноту инструктажа членов бригады;

- наличие, исправность и правильное применение необходимых­
 средств защиты, инструмента, инвентаря и приспособлений;

- сохранность и постоянство наличия на рабочем
 месте заземлений, изгородей, знаков и плакатов безопасности, запорных
 устройств на протяжении рабочей смены;

- организацию и безопасное выполнение работ и соблюдение
 этих Правил.

Руководитель работ должен осуществлять постоянный надзор за членами бригады и отстранять от работы членов бригады, которые не выполняют эти Правила, а также не допускать тех, что находятся в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, или больных.

Руководитель работ должен иметь группу по электробезопасности IV во время выполнения работ в электроустановках свыше 1000 В и группу ІІІ - в электроустановках до 1000 В.