книги / Методы и средства защиты человека от опасных и вредных производственных факторов

При оценке биологического действия ЛИ следует различать прямое (заключенное в ограниченном телесном угле), рассеянное (от вещества, находящегося

всоставе среды, сквозь которую проходит лазерный луч), зеркально отраженное (под углом, равным углу падения излучения), диффузно отраженное (по всевозможным направлениям).

Эффекты воздействия определяются механизмом взаимодействия ЛИ с тканями (тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.) и зависят от длины волны излучения, длительности импульса (воздействия), частоты следования импульсов, площади облучаемого участка, а также от биологических и физикохимических особенностей облучаемых тканей и органов. ЛИ с длиной волны 380–1400 нм представляет наибольшую опасность для сетчатки глаза, а излучение с длиной волны 180–380 нм и свыше 1400 нм – для передних сред глаза.

Повреждение кожи может быть вызвано лазерным излучением любой длины волны в спектральном диапазоне λ = 180...100 000 нм. При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях – испарение биоткани. Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи; значительные повреждения развиваются на пигментированных участках кожи (родимых пятнах, местах с

сильным загаром). Минимальное повреждение кожи развивается при плотности энергии 0,1–1 Дж/см2.

Лазерное излучение особенно дальней инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутрен-

ние органы (прямое ЛИ).

Импульсный режим воздействия ЛИ с длительностью импульса меньше 10–2 с связан с преобразованием энергии излучения в энергию механических колебаний,

вчастности ударной волны. Ударная волна состоит из группы импульсов различной длительности и амплитуды. Максимальную амплитуду имеет первый импульс сжатия, который является определяющим в возникновении повреждения глубоких тканей. Например, прямое облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости; при облучении головы возможны внутричерепные и внутримозговые кровоизлияния. Обычно различают локальное и общее повреждения организма.

Лазерное излучение представляет особую опасность для тех тканей, которые максимально поглощают излучение. Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза, а также способность оптической системы глаза увеличивать

плотность энергии (мощности) излучения видимого и ближнего ИК-диапазона (750–14000 нм) на глазном дне до 6 · 104 раз по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом. Степень повреждения глаза может быть различной – от слабых ожогов сетчатки до полной потери зрения.

Повреждения сетчатки дифференцируют на временные нарушения, например ослепление от высокой яркости световой вспышки при плотности излучения на роговице около 150 Вт/см2, и повреждения, сопровождающиеся разрушением

71

сетчатки в форме термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина, причем сила взрыва такова, что зерна пигмента выбрасываются в стекловидное тело.

Степень повреждения радужной оболочки ЛИ в значительной мере зависит от ее окраски. Зеленые и голубые глаза более уязвимы, чем карие. Длительное облучение глаза в диапазоне близкого инфракрасного ЛИ может привести к помутнению хрусталика; воздействие ЛИ ультрафиолетового диапазона (200–400 нм) поражает роговицу, развивается кератит. Наибольшим фотокератическим действием обладает излучение с длиной волны 280 нм. Излучение с длиной волны 320 нм почти полностью поглощается в роговице и в передней камере глаза, а с длиной волны 320–390 нм – в хрусталике.

Длительное хроническое действие диффузно отраженного лазерного излучения вызывает неспецифические, преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения; функциональные сдвиги могут наблюдаться со стороны нервной, сердечнососудистой систем, желез внутренней секреции.

Гигиеническое нормированиелазерного излучения проводитсяпоСанПиН5804–91 «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров». Предельно допустимые уровни (ПДУ) ЛИ устанавливаются для двух условий облучения – однократного и хронического, для всex диапазонов длин волн: 180–300, 380–1400, 1400–100 000 нм. Нормируемыми параметрами являются энергетическая экспозиция Н и облученность Е.

Для определения ПДУ (НПДУ и ЕПДУ) при воздействии ЛИ на кожу усреднение производится по ограничивающей апертуре диаметром 1,1·103 м (площадь аперту-

ры Sa = 10–6 м2). Для определения НПДУ и ЕПДУ при воздействии ЛИ на глаза в диапазонах 180–380 нм и 1400–100 000 нм усреднение производится также по апертуре

диаметром 1,1·10–3 м, в диапазоне 380–1400 нм – по апертуре диаметром 7·10–3 м. Нормируются также энергия W и мощность Р излучения, прошедшего через

указанные ограничивающие апертуры. ПДУ ЛИ существенно различаются в зависимости от длины волны, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов; установлены раздельные ПДУ при воздействии на глаза и кожу.

Комплекс мер, обеспечивающих безопасность работы с лазером, включает в себя технические, санитарно-гигиенические и организационные мероприятия и направлен на предотвращение облучения персонала ЛИ выше ПДУ.

Безопасность эксплуатации лазеров регламентируется ГОСТ 12.1.040–83, согласно которому средствами защиты персонала от воздействия опасных и вредных производственных факторов лазерных установок являются:

1. Устройства автоматического контроля и сигнализации, блокировочные

идистанционного управления – по ГОСТ 12.4.125–83.

2.Знаки безопасности – по ГОСТ 12.4.026–03.

3.Оградительные устройства, которые подразделяются:

•по способу применения – на стационарные и передвижные;

•по конструкции – на откидные, раздвижные, съемные;

•по способу изготовления – на сплошные, со смотровыми стеклами, с отверстием переменного диаметра;

72

•по структурному признаку – на простые, составные (комбинированные);

•по виду применяемого материала – на неорганические, органические, комбинированные;

•по принципу ослабления – на поглощающие, отражающие, комбинированные;

•по степени ослабления – на непрозрачные, частично прозрачные;

•по конструктивному исполнению – на бленды, диафрагмы, заглушки, затворы, кожухи, козырьки, колпаки, крышки, камеры, кабины, мишени, обтюраторы, перегородки, световоды, смотровые окна, ширмы, щитки, шторки, щиты, шторы, экраны.

4.Предохранительные устройства, которые подразделяются по конструктивному исполнению:

•на оптические устройства для визуального наблюдения и юстировки с вмонтированными светофильтрами;

•юстировочные лазеры;

•телеметрические и телевизионные системы наблюдения;

•индикаторные устройства.

Кроме того, при эксплуатации лазеров необходимо создание специальных помещений для работ с лазером, их правильная компоновка с обеспечением необходимого свободного пространства, устройство систем контроля уровней облучения; оборудование рабочих мест местной вытяжной вентиляцией.

Контроль уровней опасных и вредных факторов при эксплуатации лазеров проводится периодически (не реже 1 раза в год), при приеме новых установок, при изменении конструкции лазерной установки или средств защиты, при организации новых рабочих мест.

К обслуживанию лазеров допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний, прошедшие инструктаж и обученные безопасным методам.

73

ГЛАВА 7

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ

7.1.ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Вразличных электроустановках имеется различная опасность поражения людей электрическим током, так как параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и характер среды помещений, в которых оно установлено, весьма разнообразны.

ГОСТ Р 50571.1–93 «Электроустановки зданий. Основные положения» определяет электроустановку как любое сочетание взаимосвязанного электрооборудования в пределах данного пространства или помещения.

Электрооборудование – любое оборудование, предназначенное для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, например: машины, трансформаторы, аппараты, измерительные приборы, устройства защиты, кабельная продукция, электроприемники.

Опасность поражения, а также возможная его тяжесть зависят от величины номинального напряжения. Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), электроустановки в целях электробезопасности разделяются на электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ.

Вотношении мер электробезопасности они разделяются на следующие типы:

• электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

•электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

•электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

•электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью. Сети переменного тока бывают однофазными и многофазными. В промышлен-

ности применяют преимущественно трехфазные и значительно реже однофазные сети. Некоторые из них будут рассмотрены в настоящей главе.

Однофазные сети могут быть двухпроводными изолированными от земли двухили трехпроводными с заземленным проводом и однопроводными, когда роль второго провода играет земля, рельс и т. п. (рис. 7.1) .

Двухпроводные и трехпроводные сети используют для питания малым напряжением – 12, 24, 36 и 42 В – ручных переносных ламп, электрифицированных инструментов и подобных им потребителей, а при более высоких напряжениях — 127, 220, 380 В и выше – для питания сварочных трансформаторов, испытательных установок и других однофазных потребителей.

Однопроводные сети применяют на электрифицированном транспорте, в испытательных устройствах и т. п.

74

Рис. 7.1. Схемы однофазных сетей: а – двухпроводная изолированная от земли; б – двухпроводная с заземленным проводом; в – однопроводная

Трехфазные сети в зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырем схемам:

1)трехпроводной с изолированной нейтралью;

2)трехпроводной с заземленной нейтралью;

3)четырехпроводной с изолированной нейтралью;

4)четырехпроводной или пятипроводной с заземленной нейтралью (рис. 7.2). Нейтраль, а правильнее, нейтральная точка обмотки источника или потребите-

ля энергии есть точка, напряжения которой относительно всех внешних выводов обмотки одинаковы по абсолютному значению. Нейтралью обладают многофазные источники и потребители энергии, обмотка которых соединена звездой. Обмотки нескольких однофазных источников или потребителей, соединенные последовательно или звездой, также могут иметь нейтральную точку, но лишь одну, общую для всех обмоток (рис. 7.3).

Рис. 7.2. Схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной (а) и заземленной (б) нейтралью, четырехпроводная с изолированной (в) и заземленной (г) нейтралью

75

Рис. 7.3. Нейтральные и нулевые точки и проводники обмоток источников (потребителей) энергии — трехфазных (а) и однофазных, соединенных последовательно (б); 1 – нейтральная точка; 2 – нейтральный проводник; 3 – нулевая точка; 4 – нулевой проводник

Заземленная нейтральная точка носит название нулевой точки. Нейтраль, заземленная путем непосредственного присоединения к заземлителю или через малое сопротивление (трансформатор тока и т. п.), называется также глухозаземленной нейтралью.

Проводник, присоединенный к нейтральной точке, называется нейтральным проводником, а к нулевой точке – нулевым проводником.

В нашей стране при напряжении до 1 кВ применяют в основном две из указанных схем сетей трехфазного тока — первую и четвертую, т. е. трехпроводную с изолированной нейтралью напряжением 36, 42, 127, 220, 380 и 660 В и четырехили пятипроводную с заземленной нейтралью напряжением 220/127, 380/220 и 660/380 В (рис. 7.4). При этом в четырехпроводной (пятипроводной) сети заземление нейтрали источника тока (генератора, трансформатора) осуществляют соединением ее с заземлителем непосредственно либо через малое сопротивление (например, через трансформатор тока), и поэтому такую сеть принято называть сетью

сглухозаземленной нейтралью. Наиболее распространенными в России являются се-

ти 380/220 В.

Другие две из указанных схем сетей – вторую и третью (т. е. трехпроводную

сзаземленной нейтралью и четырехпроводную с изолированной нейтралью)

76

при напряжении до 1 кВ, как правило, не применяют, потому что в трехпроводной сети с заземленной нейтралью в случае замыкания фазы на корпус, а в четырехпроводной с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю невозможно обеспечить безопасность персоналу обычными способами (защитным заземлением, защитным занулением). Вторую и третью схемы выполняют иногда лишь в специальных установках (передвижных, лабораторных и т. п.).

Рис. 7.4. Характеристика электрических сетей

При напряжении выше 1 кВ в России применяют также две схемы трехфазных сетей: трехпроводную с изолированной нейтралью (т. е. не присоединенной к заземлителю или присоединенной через большое сопротивление) при напряжении до 35 кВ включительно и трехпроводную с нейтралью, заземленной через малое сопротивление, при напряжении 110 кВ и выше. Такую электрическую сеть называют сетью с эффективно заземленной нейтралью.

Электрическая сеть с эффективно заземленной нейтралью — трехфазная электрическая сеть напряжением выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4.

Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической сети — отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

Третью и четвертую схемы (четырехпроводные) при напряжении выше 1 кВ не используют, поскольку при таких напряжениях нет необходимости в четвертом проводе.

77

В зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник и типов систем заземления ГОСТ Р 50571.2–94

иПУЭ 7-го издания подразделяют распределительные сети напряжением до 1кВ

ипринимают следующие обозначения:

•система TN – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

•система TN-С – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 7.5);

•система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 7.6);

Рис. 7.5. Система TN-C переменного тока: 1 – заземлитель нейтрали (средней точки) источника питания; 2 – открытые проводящие части

Рис. 7.6. Система TN-S переменного тока: 1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части

78

•система TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 7.7);

•система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 7.8);

•система ТТ – система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рис. 7.9).

Рис. 7.7. Система TN-С-S переменного тока: 1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части

Рис. 7.8. Система IT переменного тока: 1 – сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2 – заземлитель; 3 – открытые проводящие части; 4 – заземляющее устройство

79

Рис. 7.9. Система ТT переменного тока: 1 – заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2 – открытые проводящие части; 3 – заземлитель открытых проводящих частей

Применительно к сетям переменного тока напряжением до 1 кВ условные обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли: Т – заземленная нейтраль; I – изолированная нейтраль.

Вторая буква – состояние открытых проводящих частей относительно земли: Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети; N – открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы – совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S – нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены; С – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник); L – фазный (линейный) проводник; N – нулевой рабочий (нейтральный) проводник; РЕ – защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов); PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник.

Производство, передача и распределение электрической энергии между потребителями осуществляются трехфазной системой переменного тока из-за ряда ее положительных свойств, из которых основным является то, что трехфазные электрические машины (двигатели, генераторы) имеют полезную мощность в 1,5 раза большую, чем однофазные при одинаковых массах, габаритах и потерях энергии.

Электрическая энергия в Российской Федерации передается и распределяется при напряжении до 1 кВ с помощью трехпроводной сети с изолированной нейтралью и четырехили пятипроводной сети с глухозаземленной нейтралью. При напряжении выше 1 кВ применяются трехпроводные сети с изолированной и с заземленной нейтралями.

80