Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственн

Окончание табл. 7.1

Примечания:

1.В формулах ρ – удельное электрическое сопротивление земли, Ом м (1 Ом м – сопротивление куба земли с ребром 1 м); размеры – в метрах, R – в омах.

2.Для уголка с шириной полки b принимать d = 0,95b.

3.Для полосы шириной b принимать d = 0,5b.

Для инженерного расчета заземлителя необходимо знать форму и геометрические размеры отдельных элементов, их взаимное расположение, зависимость удельного сопротивления грунта от глубины.

В тех случаях, когда безопасность обеспечивается с помощью защитного заземления, например в сетях с изолированной нейтралью, нормативные документы задают либо допустимые напряжения прикосновения либо допустимые значения сопротивления заземляющих устройств.

Человек, находящийся в зоне растекания, оказывается под напряжением шага, если его ноги находятся в точках А и В с разными потенциалами (рис. 7.15):

92

93

7.2.6. ПРИКОСНОВЕНИЕ К ЗАЗЕМЛЕННЫМ ЧАСТЯМ, ОКАЗАВШИМСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Для человека, стоящего на грунте и касающегося заземленного корпуса, оказавшегося под напряжением (рис. 7.16), напряжение прикосновения можно определить по выражению

где φр и φн – соответственно величины потенциалов руки и ног.

Так как человек касается корпуса, то потенциал руки есть потенциал корпуса или напряжение относительно земли:

Ноги человека находятся в точке А и потенциал ног определяется по формуле

(7.15):

ϕн = Iзρ/ 2πX .

На рис. 7.16 показаны корпуса электродвигателей, присоединенных к заземлителю Rз. Потенциалы на поверхности грунта при замыкании на корпус любого потребителя распределяются по кривой (гипербола). Потенциалы всех корпусов одинаковы, так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводником, падением напряжения в котором можно пренебречь и считать, что Uк = Uз, т. е. напряжение корпуса и заземлителя относительно земли равны между собой.

Чтобы получить величины напряжения прикосновения к корпусам, надо, согласно выражению (7.22), из напряжения относительно земли Uз вычесть потенциал точки грунта, на которой стоит человек.

Рис. 7.16. Напряжение прикосновения между проводящей частью (корпусом) и землей

94

Как видно на рис. 7.16, потенциалы ног человека зависят от его местоположения относительно заземлителя. По мере удаления от заземлителя потенциалы ног человека уменьшаются (φ1 > φ2). Если человек стоит непосредственно над заземлителем и касается корпуса, оказавшегося под напряжением, то потенциалы рук и ног одинаковы и напряжение прикосновения равно нулю:

ϕр = ϕн .

По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения в соответствии с выражением (7.22) возрастает (Uпр2 > Uпр1) и достигает значения потенциала заземлителя Uз в случае, когда человек находится вне зоны растекания тока, где потенциал ног равен нулю, и касается корпуса, оказавшегося под напряжением. В общем случае напряжение прикосновения составляет часть напряжения на заземлителе относительно земли и может быть определено из выражения

где α1 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой (зависимость от формы и конфигурации заземлителя и положения точки, в которой он определяется относительно заземлителя), α1 = 0,1…0,75;

α2 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи человека (сопротивление обуви и сопротивление опорной поверхности ног растеканию тока или сопротивление пола),

α2 = Rч/Rц.ч,

где Rч – сопротивление тела человека;

Rц.ч – сопротивление цепи человека с учетом дополнительных сопротивлений. Ток, проходящий через человека при прикосновении к заземленным проводящим частям, оказавшимся под напряжением, определяется из выражения (7.24). Ес-

ли учесть, что

Iч = Uпр/Rч и Uз = Iз Rз,

Согласно ГОСТ 12.1.038–82 (с изм. от 01.07.88) напряжения прикосновения для человека и токи, протекающие через его организм, не должны превышать в нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановок значений, представленных в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Допустимые напряжения прикосновения и токов в нормальном режиме электроустановок

95

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1 кВ с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов в аварийном режиме электроустановок

Примечание. Приведенные предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при продолжительности воздействия более 1 с, соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам.

Приведенные в табл. 7.3 предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов являются критериями безопасности для проектирования технических мер защиты от поражения электрическим током.

7.2.7. КЛАССЫ ПОМЕЩЕНИЙ

При эксплуатации на безопасность электроустановок существенно влияют влажность и температура воздуха в помещении, от которых зависит состояние изоляции электрооборудования, а также электрическое сопротивление тела человека.

Повышенная влажность снижает величину сопротивления изоляции. Кроме того, отмечено увеличение емкости гибких кабелей с резиновой изоляцией при повышении влажности воздуха, что можно объяснить увеличением диэлектрической проницаемости при увлажнении изоляции. Повышенная температура в помещении ускоряет старение изоляции, что приводит к снижению ее электрического сопротивления и даже к разрушению. Токопроводящий пол в помещении (металлический, земляной, железобетонный, кирпичный и т. п.) резко уменьшает сопротивление электрической цепи человека. Наличие в помещении проводящей пыли и ее оседание на токоведущих частях приводит к снижению сопротивления изоляции их относительно земли и между фазами, в результате чего образуются утечки тока и замыкания на землю. Газы, пары как отложения на проводах разрушают изоляцию, снижают ее сопротивление, а также увеличивают опасность поражения током.

96

В отношении опасности поражения людей электрическим током ПУЭ различают следующие классы помещений:

1.Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия,

создающие повышенную или особую опасность (большинство жилых и общественных помещений).

2.Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием

вних одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

•сырость или токопроводящая пыль. Сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха превышает 75 %. Пыльные помещения – помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п. Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью;

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

•высокая температура. Жаркие помещения – помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура постоянно или периодически (более 1 суток) превышает +35 °С (например, помещения с сушилками, обжигательными печами, котельные);

•возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям) – с другой. К таким помещениям относятся лестничные клетки, подвальные помещения, складские помещения, кухня и др.

3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

•особая сырость. Особо сырые помещения – помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);

•химически активная или органическая среда. Помещения с химически активной или органической средой – помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

•одновременно два или более условий повышенной опасности. Примерами таких помещений являются: ванная комната, бассейн, мастерская, гараж и пр.

4. Территория открытых электроустановок в отношении опасности пораже-

ния людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.

С учетом категории помещения производится выбор типа и исполнения электрооборудования. В зависимости от вида электроустановки, номинального напряжения, типа системы, условий среды помещения и доступности электрооборудования необходимо применять определенный комплекс защитных мер, обеспечивающих достаточную безопасность, которая весьма редко может быть достигнута единственной мерой.

97

7.3. ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Действие электрического тока на живую ткань в отличие от других материальных факторов носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм, электрический ток производит, термическое, электролитическое и биологическое действия.

Термическое действие проявляется в нагреве тканей вплоть до ожогов отдельных участков тела, перегрева кровеносных сосудов и крови, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие вызывает разложение крови и плазмы – значительные нарушения их физико-химических составов и ткани в целом.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких. При этом могут возникнуть различные нарушения в организме, включая нарушение и даже полное прекращение деятельности сердца и легких, а также механические повреждения тканей.

Любое из этих действий тока может привести к электрической травме, т. е. к повреждению организма, вызванному воздействием электрического тока или электрической дуги. Электротравмы условно можно разделить на два вида: местные электротравмы и электрические удары.

Местные электротравмы – это четко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поверхностные повреждения, т. е. поражения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей.

Опасность местных электротравм и сложность их лечения зависят от характера и степени повреждения тканей, а также реакции организма на это повреждение. Обычно местные электротравмы излечиваются, и работоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично. Иногда (обычно при тяжелых ожогах) человек погибает. В таких случаях непосредственной причиной смерти является не электрический ток (или дуга), а местное повреждение организма, вызванное током (дугой). Характерные виды местных электротравм — электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Электрический ожог – наиболее распространенная электротравма: ожоги возникают у большей части пострадавших от электрического тока (60–65 %). Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой. Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью. Токовые ожоги возникают в электроустановках относительно небольшого напряжения – не выше 1–2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I или II степени, т. е. сравнительно легкими; иногда возникают тяжелые ожоги.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело человека электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 °С) и большой энергией. Этот ожог возникает обычно в электроустановках высокого напряжения – выше 1 кВ и, как правило, бывает сильным – III или IV степени. Электрическая дуга может

98

вызвать обширные ожоги тела, выгорание тканей на большую глубину, обугливание и бесследное сгорание больших участков тела.

Электрические знаки, которые называются также знаками тока или электрическими метками, представляют собой четко очерченные пятна серого или бледножелтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Часто знаки имеют круглую или овальную форму с углублением в центре и размерами 1–5 мм. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли.

В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно: с течением времени верхний слой кожи сходит и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность. Знаки возникают довольно часто: примерно у каждого пятого пострадавшего от тока.

Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой и т. п. В месте поражения кожа становится шероховатой и жесткой.

Вэтом месте пострадавший испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела и боль от ожога за счет теплоты занесенного в кожу металла. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают. Однако при поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным, а в некоторых случаях пострадавший может лишиться зрения. Металлизация кожи наблюдается примерно у 10 % пострадавших от тока.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги (возникшей, например, при коротком замыкании), которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Электроофтальмия развивается спустя 2–6 ч после ультрафиолетового облучения. При этом происходит покраснение и воспаление слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает сильную головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету, т. е. у него возникает так называемая светобоязнь. В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаз с нарушением ее прозрачности, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживаются зрачки. Продолжительность болезни обычно несколько дней. В случае поражения роговой оболочки лечение оказывается более сложным и длительным. Электроофтальмия возникает сравнительно редко – у 1–2 % пострадавших от тока.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека.

Врезультате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения; они происходят очень редко.

99

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся судорожными сокращениями мышц. При электрических ударах исход воздействия тока на организм может быть различным – от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т. е. до смертельного поражения.

В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары делятся на следующие четыре степени:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV – клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. Причинами смерти от электрического тока могут быть: прекращение работы

сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

рилляции сердца в организме прекращается кровообращение, а следовательно, прекращается доставка кислорода кровью из легких к тканям и органам, что и вызывает ги-

бель организма.

Прекращение дыхания вызывается прямым, а иногда рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. Человек начинает испытывать затруднение дыхания уже при токе, равном 20–25 мА (50 Гц), которое усиливается с ростом тока. При длительном действии такого тока (несколько минут) наступает так называемая асфиксия (удушье) в результате недос-

100