ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СВЯЗИ, ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

 

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО КУРСУ

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ташкент 2014

Амурова Н.Ю., Абдуллаева С.М.

Электробезопасность: Учебное пособие для студентов по курсу “Электробезопасность” – Ташкент.

Приведены основные данные по организации безопасной эксплуатации электроустановок, рассматривается действие электрического тока на организм человека, первая помощь пострадавшим от электрического тока.

Также рассматриваются элементы защитного оборудования, защитное заземление электроустановок, защитное зануление, средства защиты персонала, вопросы защиты людей от воздействий электромагнитного поля.

Пособие подготовлено на кафедре “Автоматизированные электроэнергетические системы и сети” и предназначено для студентов, может быть также полезно для аспирантов и научно-технических сотрудников, интересующихся вопросами электробезопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Под термином «электробезопасность» понимается система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Теоретическое обоснование и разработка такой системы и отдельных ее узлов – важнейшая часть работ при проектировании объектов в любой отрасли народного хозяйства. Не случайно существует множество подразделов электробезопасности – на производстве, в сельском хозяйстве, в горной промышленности, в передвижных установках, в зданиях и сооружениях и т.д. Но все эти подразделы базируются на общих требованиях, основах электробезопасности.

Современного человека, окруженного техникой, устрашающими плакатами не остановишь. Эффективным может быть только один путь предупреждения электротравматизма – воспитание осознанного отношения к вопросам электробезопасности на основе понимания работниками сути физических процессов. Однако Правила содержат только требования без пояснений, а другие литературные источники изложены либо популистски, либо декларативно и не дают законченного представления об опасности того или иного нарушения Правил.

Вниманию читателей предлагается материал, составленных на основе имеющегося опыта преподавания вопросов электробезопасности. Будут изложены:

- виды действия электрического тока на организм человека;

- возможные схемы включения человека в электрическую цепь;

- особенности измерения сопротивления изоляции электроустановок;

- особенности выбора технических средств защиты от поражения электрическим током при прикосновении человека к корпусу электроприемника и к токоведущим частям.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Электрический ток представляет собой направленное движение отрицательно заряженных элементарных частиц – электронов от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. Электроны, способные перемещаться, существуют только в определённых веществах, называемых проводниками. Вещества, не содержащие свободных электронов, принадлежат к категории диэлектриков (изоляторов).

Чтобы движение свободных электронов в проводнике от одного полюса к другому было возможным, между полюсами должна существовать разность потенциалов или напряжение. Его можно уподобить некоему давлению, толкающему электроны. Чтобы непрерывно поддерживать протекание тока в замкнутой электрической цепи, необходим источник электродвижущей силы, который вырабатывает электрическую энергию, преобразуя в неё другие виды энергии.

Количество электронов, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени, может быть более или менее значительным. Оно определяет интенсивность – силу тока.

В зависимости от материала, длины и сечения материала проводник оказывает прохождению тока большее или меньшее сопротивление. Оно проявляется, в частности, в нагреве проводника.

Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Но чем больше сечение проводника, тем меньше его сопротивление.

Источник электроэнергии характеризуется мощностью, то есть количеством электроэнергии, которую он вырабатывает в единицу времени. Электрическое устройство (прибор), потребляющее электроэнергию, также характеризуется мощностью.

Напряжение измеряется в вольтах (В).

Сила (величина) тока измеряется в амперах (А).

Сопротивление измеряется в Омах (Ом).

Мощность измеряется в ваттах (Вт). 1000 ватт составляют 1 киловатт (кВт).

Выработка и потребление электроэнергии измеряются в киловатт-часах (кВт-ч).  (Не путайте их с киловаттами).

Между этими величинами существуют следующие зависимости:

1. Величина тока равняется напряжению, приложенному к концам проводника, делённому на его сопротивление (закон Ома).

2. Мощность электроустановки равна произведению напряжения на ток.

3. Количество потреблённой электроэнергии равно произведению мощности электроустановки на время её работы.

4. Количество тепла, превращённого из электроэнергии, пропорционально величине тока, возведенную во вторую степень, сопротивлению проводника и времени. Например, при увеличении тока в два раза, выделяется в четыре раза больше тепла.

Переменным током называется ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Переменный ток характеризуется амплитудой, периодом, частотой и фазой.

Амплитудой называется наибольшее значение, положительное или отрицательное, принимаемое переменным током.

Периодом называется время, в течение которого происходит полное колебание тока в проводнике.

Частота - величина, обратная периоду.

Фаза характеризует состояние переменного тока с течением времени. При t = 0 фаза называется начальной.

Мгновенное значение тока - значение переменного тока в данный момент времени. Переменный ток получил гораздо большее распространение в промышленности и быту, чем постоянный, так как упрощается конструкция электродвигателей, а синхронные генераторы могут быть выполнены на значительно большие мощности, чем генераторы постоянного тока.

К периодическому режиму переменного тока может быть отнесён и синусоидальный. График синусоидальной функции называется волновой диаграммой.

Электробезопасность – это система организационно-технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного влияния электрического тока, электрической дуги, электростатического поля и статического электричества.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий электропередач и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, передачи, трансформации, распределения электрической энергии, преобразование ее в другой вид энергии.

Действующая электроустановка – установка, которая находится под напряжением, или на которую в любой момент может быть подано напряжение с помощью коммутационного оборудования.

1.           Действие электрического тока на организм человека

Электрический ток, проходя через живой организм оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

• термический  нагрев сосудов,  кожи, расстройство работы сердца;

• электролитическое  разложение кожи;

• механический  взрыв сосудов, разложение тканей;

• биологическое  прямое  разложение, рефлекторное  нарушение рефлекторных функций,  основное действие.

Термическое действие проявляется в ожогах, нагреве и повреждении кровеносных сосудов, перегреве сердца, мозга и других органов, что вызывает в них функциональные расстройства.

Электролитическое действие проявляется в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает значительное нарушение ее состава, а также ткани в целом.

Биологическое действие выражается, главным образом, в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, свойственных нормально действующему организму и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Например, взаимодействуя с биотоками организма, внешний ток может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и вызывать непроизвольные сокращения мышц.

Виды поражения электрическим током:

•      местные электротравмы (электротравмы, метки, электрические ожоги, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия);

•      общие травмы,  электрошок (фаза возбуждения  нет реакции на боль, повышение кровяного давления, сохраняется сознание, фаза торможения  снижение кровяного давления учащается пульс, депрессия, клиническая смерть);

•   электрический удар,  судорожное едва ощутимое сокращение мышц, судорожное сокращение мышц без потери сознания, судорожное сокращение мышц с потерей сознания, потеря сознания нарушение сердечной деятельности и дыхания, клиническая смерть.

Электротравмы местного действия (20-25%):

• Токовый и дуговой.

4 степени ожогов  покраснение, пузыри, омертвение, обугливание.

• электрические метки  серые мозолистые образования в местах входа тока;

• электрометаллизация кожи  перенос расплавленного металла в дуге;

• механические повреждения  разрыв связок, перелом костей;

• электроофтальмия  не смотреть на электросварку! 

Электротравмы общего действия: мернорефлекторная реакция организма на действие электрического тока.

Электрическая травма представляет собой местное поражение тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, поражение глаз действием на них электрической дуги.

Электрический ожог – это повреждения поверхности тела или внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновений к токоведущей части. Токовый ожог – следствие преобразования электрической энергии в тепловую; как правило, это ожог кожи, так как кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела.

Токовые ожоги возникают при работе на электроустановках относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ) и является в большинстве случаев ожогами I или II степени; впрочем, иногда возникают и тяжелые ожоги.

При напряжениях более высоких между токоведущей частью и телом человека или между токоведущими частями образуется электрическая дуга, которая и вызывает возникновение ожога другого вида – дугового.

Дуговой ожог обусловлен действием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500 С) и большой энергией. Такой ожог возникает обычно при электроустановках высокого напряжения и носит тяжелый характер – III или IV степени.

Различают четыре степени ожогов:

I степень характеризуется покраснением кожи,

II степень   – образованием пузырей,

III степень  – обугливанием кожи,

IV степень – обугливанием подкожной клетчатки, мышц, сосудов, нервов, костей.

Состояние пострадавшего зависит не столько от степени ожога, сколько от площади поверхности тела, пораженной ожогом.

Электрический знак – это четкое очерченное пятно (d=1-5 мм) серого или бледно-желтого цвета, появляющееся на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока; пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, с течением времени верхний слой кожи сходит, и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Электрометаллизацией называется проникновение в кожу частиц металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока – например, при горении электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, цвет его определяется цветом соединений металла, проникшего в кожу.

Электрометаллизация может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой.

С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения.

Электроофтальмия – это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее под воздействием мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при образовании электрической дуги (короткое замыкание), которая интенсивно излучает не только видимый свет, но и ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электроофтальмия обнаруживается спустя 2-6 ч после ультрафиолетового облучения. При этом наблюдаются 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, у него возникает так называемая светобоязнь.

В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаза и нарушается ее прозрачность, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживается зрачок. Болезнь продолжается обычно несколько дней.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков с обычными стеклами, которые плохо пропускают ультрафиолетовые лучи и защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через них электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Степень отрицательного воздействия этих явлений на организм может быть различна. Электрический удар может привести к нарушению и даже полному прекращению деятельности жизненно важных органов – легких и сердца, а значит, и к гибели организма. Внешних местных повреждений, т.е. электрических травм, человек при этом может и не иметь.

В зависимости от исхода поражения электрические удары могут быть условно разделены на четыре степени, из которых каждая характеризуется определенными проявлениями:

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.

Клиническая смерть – это переходный период от жизни к смерти, наступающий в момент прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет.

Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга. В большинстве случаев она составляет 4-5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, в частности от электрического тока – 7-8 мин.

Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Работа сердца может прекратиться в результате или прямого воздействия тока на мышцу сердца, или рефлекторного действия, когда сердце не лежит на пути тока. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция, т.е. беспорядочное сокращение и расслабление мышечных волокон сердца.

Фибрилляция обычно продолжается очень недолго и сменяется полной остановкой сердца. Если сразу же не оказана первая помощь, то наступает клиническая смерть.

Прекращение дыхания вызывается непосредственным, а иногда рефлекторным действием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Уже при токе, равном 20-25 мА (50 Гц), человек начинает испытывать затруднение дыхания, которое усиливается с ростом тока. При действии такого тока в течение нескольких минут наступает удушье.

Электрический шок – своеобразная реакция нервной системы организма в ответ на сильное раздражение электрическим током: расстройство кровообращения, дыхания, повышение кровяного давления. Шок имеет две фазы:

I – фаза возбуждения,

II – фаза торможения и истощения нервной системы.

Во второй фазе учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает угнетенное состояние и полная безучастность к окружающему при сохранившемся сознании. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток после чего организм гибнет.

Виды поражения электрическим током:

• ощутимый ток: 0.5-1.5 мА;

• неотпускающий ток: 10-15 мА;

• паралич дыхательных мышц 50-70 мА;

• фибриляционный ток 100 мА не более 5 сек.

Это установлено для промышленного тока в 50 Гц. Промышленный ток самый опасный в смысле его биологического действия.

Безопасная для человека сила тока 0.3 мА.

 

Факторы влияющие на исход поражения:

- параметры электрической сети;

- величина напряжения в сети;

- род и частота электрического тока;

- электрическое сопротивление изоляции фаз сети относительно сети;

- емкость фаз сети относительно земли;

- режим нейтрали электрической сети;

- режим работы электрической сети;

На поражение человека электрическим током влияют: величина тока,

проходящего через его тело, род тока, частота, путь тока, длительность его воздействия, окружающая среда (влажность и температура воздуха, наличие токопроводящей пыли), сопротивление тела человека.

При поражении электрическим током основными факторами являются путь прохождения тока через тело человека и время его действия. В связи с этим по характеру действия токи оцениваются так, как приведено в табл. 1.

Чем меньше продолжительность действия тока на организм человека, тем меньше опасность.

           Условия окружающей среды:

- атмосферные условия;

- концентрация в воздухе CO₂ и других веществ.

Ток 100мА и более (при 50 Гц), проходя через тело человека по пути рука-рука или рука-ноги, раздражающе действует на мышцу сердца, расположенную глубоко в груди. Это весьма опасно для жизни человека, поскольку спустя 1-2с с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция сердца. При этом прекращается кровообращение, и, следовательно, в организме возникает недостаток кислорода, что, в свою очередь, быстро приводит к прекращению дыхания, т.е. приводит к смерти.

Токи, которые вызывают фибрилляцию сердца, называются фибрилляционными, а наименьший из них – пороговым фибрилляционным током.

Влияние величины тока на исход поражения.

Таблица 1

Величина тока, мА	Характер воздействия тока
	Переменный 50¸ 60 Гц	Постоянный
До 0,5 0,6 – 1,5     2 – 3 5 – 10 12 – 15     20 – 25       50 – 80      90 – 100     3000 и >	Не ощущается. Ощущается. Пощипывание, покалывание, легкое дрожание пальцев рук. Сильное дрожание пальцев рук. Судороги в руках. Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5 – 10 с. Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли, затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. Паралич дыхания, начало трепетания желудочков сердца (фибрилляция).    Паралич дыхания. При длительности 3 с и более паралич сердца. Паралич дыхания и сердца при воздействии тока более 0,1 с. разрушение тканей тела тепловым действием тока.	Не ощущается. Не ощущается   Не ощущается. Зуд,ощущение нагрева. Усиление нагрева.   Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги, затруднение дыхания. Паралич дыхания.   Паралич дыхания, сердца.

 

 При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3-4 раза менее опасен, чем переменный частотой 50 Гц; при напряжениях 400-500 В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного.

Наиболее опасен ток промышленной частоты (20-100 Гц). Снижение опасности действия тока на живой организм заметно сказывается при частоте 1000 Гц и выше. Токи высокой частоты, начиная от сотен килогерц, вызывают только ожоги, не поражая внутренних органов. Это объясняется тем, что такие токи не способны вызывать возбуждение нервных и мышечных тканей.

Важное значение для исхода поражения имеет путь электрического тока через тело человека. Установлено, что ткани разных частей человеческого тела имеют различные удельные сопротивления. При прохождении тока через тело человека наибольшая часть тока проходит по пути наименьшего сопротивления, главным образом, вдоль кровеносных и лимфатических сосудов. Различают 15 путей тока в теле человека. Наиболее часты такие:

рука-рука

правая рука-ноги

левая рука-ноги

нога-нога

голова-ноги

голова-руки.

Наиболее опасным является путь тока вдоль тела, например, от руки к ноге или через сердце, голову, спинной мозг человека. Однако известны смертельные поражения, когда ток проходит по пути нога – нога или рука – рука.

Вопреки установившемуся мнению наибольшая величина тока через сердце оказывается не по пути левая рука – ноги, а по пути правя рука – ноги. Это объясняется тем, что большая часть тока входит в сердце по продольной его оси, лежащей по пути правая рука – ноги.

 Одним из факторов, влияющих на исход поражения, является сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление тела человека – это сопротивление току, проходящему по участку тела между двумя электродами, приложенными к поверхности тела человека. Оно состоит из двух тонких наружных слоёв кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления рук и корпуса r_вр и r_вк (рис 3.1) Электрическая схема тела человека показана на рис 3.1б.

 

 

Рис. 3.1. Электрические сопротивления тела человека:

а) реальные сопротивления элементов тела человека: 1 – электроды, 2 – наружное сопротивление рук (верхних слоев кожи), r_вр – внутреннее сопротивление рук, r_вк – внутреннее сопротивление корпуса.

б) электрическая схема тела человека: r_нр – наружное сопротивление рук, С_р – емкостное сопротивление рук, r_в – внутреннее сопротивление, состоящее из внутреннего сопротивления рук и корпуса, U_h – напряжение, приложенное к телу человека.

Кожа состоит из двух основных слоёв: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы.

Эпидермис, в свою очередь, также имеет несколько слоёв. Верхний, самый толстый слой называется роговым (омертвевшие ороговевшие клетки), а слой, находящийся под ним, - ростковым (живые клетки). В сухом незагрязненном состоянии роговой слой можно рассматривать как диэлектрик, его удельное сопротивление в 1000 раз превышает сопротивление других слоёв кожи и внутренних тканей организма.

Электрическое сопротивление дермы незначительно, оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Наружное сопротивление тела человека состоит из сопротивлений двух наружных слоев кожи, прилегающих к электродам (рис 3.1). Иначе говоря, наружное сопротивление состоит из активного сопротивления r_нр и емкостного сопротивления С_р (3.1б).

В месте контакта электрода с телом человека (рис 3.1а) образуется своего рода конденсатор, одной обкладкой которого служит электрод, другой – внутренние токопроводящие ткани, а диэлектриком – наружный слой кожи.

Внутреннее сопротивление тела человека - сопротивление внутренних слоев кожи и внутренних тканей тела – считается активным, оно зависит от длины и поперечного сечения участка тела и не зависит от частоты тока.

Полное сопротивление состоит из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи r_нр и так называемого внутреннего сопротивления тела r_в (см. рис 3.1б), которое включает в себя внутреннее сопротивление руки r_вр, внутреннее сопротивление корпуса r_вк и емкостное сопротивление руки С_р.

Величина сопротивления r_нр человека зависит от состояния рогового слоя кожи, наличия на ее поверхности влаги и загрязнения, а также от места приложения электродов, частоты тока и длительности протекания тока.

Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы), а также увлажнение, потовыделение и загрязнение кожи снижают сопротивление тела человека, что увеличивает опасность его поражения электрическим током.

Загрязнение кожи различными веществами, в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т.п.), снижает ее сопротивление.

Разные участки тела имеют различную толщину рогового слоя кожи и неравномерное распределение потовых желез, поэтому обладают неодинаковым сопротивлением.

С увеличением силы тока и времени его прохождения сопротивление тела падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, а это приводит к расширению сосудов и, следовательно, к усилению снабжения этого участка кровью и к увеличению потовыделения.

С ростом напряжения сопротивления кожи уменьшается в десятки раз, а следовательно, уменьшается и сопротивление тела в целом; оно приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т.е. к своему наименьшему значению (300 –500 Ом). Это можно объяснить электрическим пробоем слоя кожи, который происходит при напряжении 50 – 200 В.

Сопротивление разных участков тела человека не одинаково. Объясняется это различной толщиной рогового слоя кожи, неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела и неодинаковой степенью наполнения сосудов кожи кровью. Поэтому величина сопротивления тела зависит от места приложения электродов.

Сопротивление тела человека (R_ч) в практических расчетах принимается равным 1000 Ом. В реальных условиях сопротивление тела человека – величина не постоянная и зависит от ряда факторов.

При величине приложенного напряжения 36 В сопротивление R_ч принимается равным 6 кОм.

Индивидуальные свойства человека:

- фактор внимания;

- квалификация;

- психофизиологический настрой.

Возможные случаи воздействия электрического тока на человека:

• двухполюсное прикосновение;

• однополюсное прикосновение;

• остаточный заряд;

• напряжение шага;

• напряжение прикосновения;

• электрический пробой воздушного зазора;

• наведенный заряд;

• заряд статического электричества.

Аварийные и ненормальные режимы

Короткое замыкание. Если перемкнуть два провода, подводящие ток, к электрическому прибору, ток резко возрастёт (в 10 раз и более). Возрастание тока в 10 раз приведёт к увеличению количества тепла в проводах в 100 раз. При этом проводка будет разрушена и возникнет опасность пожара. Во избежание этого сеть должна быть оборудована устройством мгновенного автоматического отключения.

Перегрузка. Такая же опасность разрушения, но за более продолжительное время возникает при превышении силы тока сверх нормы, допустимой для квартирной проводки. И в этом случае она должна быть автоматически отключена.

Отклонение напряжения. На паспортном щитке электрического прибора нанесено его номинальное напряжение, то есть напряжение, обеспечивающее его нормальную работу. Как правило, оно составляет 230 вольт. При отклонениях напряжения, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения нарушается нормальная работа и сокращается срок службы электроприбора. При значительном отклонении напряжения возможно повреждение электроприбора. Если в вашей квартире напряжение ниже 200 В, необходимо пользоваться стабилизаторами напряжения.

Скачки напряжения. Речь идет о кратковременном увеличении напряжения, которое может достичь сотен и даже более тысячи вольт. Такое высокое напряжение может повредить некоторые домашние электроприборы. К их числу относятся приборы, которые собираются из мельчайших электронных деталей: компьютеры, телевизоры, музыкальные центры, видеомагнитофоны и т.п.

Есть несколько факторов, которые вызывают «скачки напряжения»:

Удар молнии в провода линии электропередачи или в непосредственной близости от  неё.

Операции автоматической коммутации  (включение и отключение мощных электродвигателей промышленных предприятий и др.).

Незапланированные переключения, которые  приходится выполнять при возникновении неблагоприятных условий.

О защите от «скачков напряжения» будет сказано далее.

«Перекос» напряжения. Это явление состоит в том, что одна часть электроприборов оказывается под завышенным напряжением, а другая – под заниженным.  «Перекос» напряжения происходит при неисправности в сети 400/230 В. Вы можете его заметить по ненормальной работе ваших электроприборов. Так, лампочки меньшей мощности светятся ярким светом, а лампочки большей мощности горят «вполнакала».

            Остаточный заряд. Под остаточным понимается заряд на конденсаторе, сохраняющийся некоторое время после отключения источника питания. Схема включения человека в электрическую цепь формируется при прикосновении его к одной из обмоток конденсатора.

 

 

Условия формирования цепи          

    Условия формирования наведенных зарядов разнообразны. Наведенные заряды формируются на объемных металлических предметах, находящихся в зоне действия электромагнитных полей. Под действием внешнего поля на поверхности проводящего предмета устанавливается такое распределение зарядов, при котором суммарное поле внутри проводника равно нулю. Время релаксации электрических зарядов в металлах – 10-18 – 10-16с, поэтому равновесное распределение зарядов на металлических телах практически безынерционно воспроизводит изменения внешнего поля. Вектор индукции внешнего поля связывает заряд определенного знака. Равный по величине заряд противоположного знака становится свободным и обуславливает возникновение отличного от нуля потенциала в целом незаряженного тела. При исчезновении внешнего поля индуцированные заряды взаимно компенсируются.

 В линейных металлических предметах, находящихся в зоне высокочастотного электромагнитного поля, по закону электромагнитной индукции возникает электродвижущая сила, значение которой может достигать 1000В. Наведенный заряд формируется также под влиянием паразитных емкостных связей.

 

Возможные последствия воздействия наведенного заряда

Формы проявления наведенных зарядов достаточно разнообразны.

Опасные последствия – вторичные травмы, ожог искровым (дуговым) разрядом, пожар при воспламенении топлива.

 

Заряд статического электричества

Схема включения человека в цепь

В этом режиме человек прикасается к металлическому предмету, изолированному от земли, или к конструкции из изоляционного материала, несущим заряд статического электричества. Возможен также режим прикосновения к заземленной металлической конструкции, когда человек находится на полу из изоляционного материала и сам несет заряд статического электричества.

Условия формирования цепи:     Заряды статического электричества образуются при перемещении (трении) твердых, жидких или газообразных диэлектриков относительно других проводящих или непроводящих ток материалов.

Возможные последствия действия статического электричества      Возможность формирования зарядов статического электричества существенно увеличилась с массовым применением пластических материалов (трубопроводы, покрытие полов и пр.), обладающих высоким сопротивлением.

Заряды статического электричества генерируют высокие потенциалы.

Так, при перекачке топлива, например, при заливке бензина в бак автомобиля, заряд Qст получает латунный наконечник резинового шланга. Потенциал его относительно земли (или бака) будет Uст = Qст/С =1,5 – 14 кВ зависимости от скорости прокачки (здесь С - емкость наконечника относительно земли или бака – величина бесконечно малая). При прикосновении человека к такому заряженному предмету возможны вторичные травмы или ожог искрой.

  Тело человека относительно земли имеет емкость около 200 пФ. Если он находится на изолирующем полу (линолеум), то в результате трения дежды о кожу на нем может накопиться заряд с энергией до 0,43 мДж.

Отсюда из известного выражения для энергии заряженного конденсатора получаем, что значение потенциала тела относительно земли превышает 500 В; в случае прикосновения к заземленному металлическому предмету (батарея отопления, шкафчик с рабочей одеждой и пр.) человек почувствует удар током (ток разряда собственной емкости).

Такие заряды наибольшую опасность представляют для элементов микросхемотехники при монтаже печатных плат. Обычно во избежание выхода их из строя жало паяльника заземляют либо на руку монтажницы надевают заземленный браслет; наиболее эффективная мера – обязательная замена одежды на хлопчатобумажную, исключающую возможность генерирования электростатического заряда.

Основные виды разрядов статического электричества:

            а) разряды между проводящими телами - формируются в результате электризации и накопления заряда на изолированных проводящих телах (человек, металлическая тара для жидкостей и сыпучих материалов, транспортные средства на резиновых шинах, гребные валы на судах и пр.);

б) разряды с заряженного диэлектрика на проводящие конструкции (резиновые либо пластмассовые резервуары; бочки и канистры для хранения и транспортировки нефтепродуктов и сыпучих материалов; диэлектрические трубы, по которым перемещаются эти материалы, и т.п.);

в) коронирование диэлектриков – разряд, обусловленный разностью

потенциалов между внутренней и наружной поверхностями конструкции (трубы для транспортировки жидких и сыпучих материалов, пневмотранспортные трубопроводы);

г) разряды в следе скольжения – возникают в процессе электризации твердых поверхностей путем трения.

Защитные мероприятия: Защита обеспечивается путем формирования цепей для снятия зарядов статического электричества (заземление металлоконструкций, снижение омического сопротивления изоляционных материалов путем введения в них проводящих примесей, периодического обливания изоляционных конструкций проводящими жидкостями и т.п.).

 

Растекание тока в земле при замыкании. Первая помощь при электротравмах.  Анализ условий опасности в трехфазных сетях

 1. Растекание тока в земле при замыкании

При замыкании на землю через грунт начинает протекать аварийный ток IЗ , который коренным образом изменяет состояние электроустановок с точки зрения ее безопасности. При этом появляются напряжения между корпусами электрооборудования и землей, а также между отдельными точками поверхности земли, где могут находиться люди.

Рис. 1. Растекание тока в земле через полусферический заземлитель

 При протекании тока на элементарном участке dx (рис. 1) создается падение напряжения dv (принят полусферический заземлитель).

где – удельное сопротивление грунта;

S = 2х² – сечение полусферы.

Определим разность потенциалов между точкой А с координатой Х и точкой, где потенциал т.е. :

 

Это уравнение гиперболы (см. рис. 1).

Максимальное падение напряжения будет у заземлителя, а более удаленные точки грунта, имея большое поперечное сечение, оказывают меньшее сопротивление току I_З. Если поместить точку А на поверхность электрода на расстоянии Х_З от центра, то ее потенциал будет равен

= U₃ = I₃ *  / 2X₃ = I₃R₃,

где R₃ – сопротивление растеканию тока.

Это есть напряжение электрода относительно земли. Материал заземления – металл. Он имеет малое удельное сопротивление, поэтому падение напряжения на заземлителе ничтожно мало. Корпус электроустановки, заземленной через этот заземлитель, будет иметь тот же потенциал, если пренебречь падением напряжения в сопротивлении соединительных проводов. Из экспериментов выяснено, что на расстоянии 20 метров от заземлителя потенциал практически равен нулю.

Напряжение шага Uш (В) – есть напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. При этом длина шага а принимается равной 0,8 м.

где – коэффициент шага.

Таким образом, если человек удален на расстояние более 20 м от заземлителя, коэффициент b практически равен нулю, шаговое напряжение U_Ш = 0, т.е. с удалением от заземлителя U_Ш уменьшается.

Напряжение прикосновения Uпр(В) есть напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или разность потенциалов рук и ног.

U_ПР=_Р-_Н,

где _Р, _Н – потенциалы рук и ног относительно земли.

Рис. 2. Схема напряжения прикосновения к заземленным токоведущим частям

 

При пробое на корпус заземлитель и связанные с ним элементы оборудования получают напряжение относительно земли U_З=I_ЗR_З, следовательно, руки человека, касаясь корпусов в любом месте, получают этот потенциал:

Потенциал ног определяется формой потенциальной кривой при растекании тока и удалением от заземлителя:

 

следовательно,

где  – коэффициент прикосновения для полусферических заземлителей.

При расстоянии Х =  (практически Х = 20м) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение (точка А, рис. 11.2) U_ПР=_З, при этом =1. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, когда человек стоит непосредственно на заземлителе, U_ПР = 0;  = 0. Это безопасный случай. При других значениях х в пределах 0-20 м U_пр плавно возрастает от 0 до _З, а от 0 до 1.

1.                      Первая помощь при электротравмах

Если человек попал под электрическое напряжение, необходимо, не теряя ни одной секунды, освободить пострадавшего от тока.

Часто оказывается, что пострадавший продолжает находиться в контакте с токоведущей частью и не может самостоятельно нарушить этот контакт, т. е. прервать проходящий через него ток. Причинами этого могут быть:

• непроизвольное судорожное сокращение мышц, которое

пострадавший не может преодолеть;

• паралич конечностей и иных участков тела вследствие поражения нервной системы;

         • тяжелая механическая травма;

         • потеря сознания.

Если пострадавший находится без сознания и не дышит, следует немедленно послать за врачом и сразу же приступить к искусственному дыханию. Искусственное дыхание необходимо делать непрерывно до прибытия врача.

Способы освобождения человека от электрического тока. Прикасаться к человеку, находящемуся под током, без применения мер предосторожности опасно. Поэтому электроустановка должна быть немедленно отключена. Отключение электроустановки производится с помощью ближайшего рубильника, выключателя, а также путём снятия или вывёртывания предохранителей, разъёмов.

Если пострадавший находится на высоте, перед отключением принимают меры, устраняющие возможность несчастного случая при падении с высоты.

При невозможности быстрого отключения установки (из-за удалённости, недоступности выключателя) принимают иные меры освобождения от электрического тока:

• перерубить провода (сухая ручка у топора);

• вызвать автоматическое отключение электроустановки;

            • отделить пострадавшего от токоведущих частей.

Многое зависит от находчивости. Но во всех случаях оказывающий помощь не должен сам попасть под напряжение.

 При напряжении меньше 1000 В можно:

• рубить провода;

• перекусить их инструментом с изолированными рукоятками ( если использовать обычный нож, надо надеть диэлектрические перчатки и галоши).

Перерубать провода надо каждый в отдельности; оттянуть пострадавшего от токоведущих частей, взявшись за его одежду. Нельзя касаться тела пострадавшего, сырой одежды и окружающих металлических предметов. Надо действовать одной рукой, другую в карман или за спину. Если касаться тела надо надеть диэлектрические перчатки или обмотать руки сухой тряпкой. Можно накинуть на пострадавшего сухо пиджак, коврик и др. Себя можно изолировать, встав на коврик, подставку, надев галоши.

Можно отбросить провод сухой палкой.

Для изоляции рук при спасении пострадавшего следует надеть резиновые перчатки или обмотать руки шарфом, надеть на руки суконную фуражку, опустить на руку свой рукав и т. п. Для изоляции рук можно также надеть на пострадавшего прорезиненную ткань (плащ) или сухую ткань, встать на сухую доску или сухую, не проводящую электрический ток подстилку. При освобождении пострадавшего от тока рекомендуется действовать по возможности одной рукой. Когда человек судорожно сжимает в руках один провод и электрический ток проходит через него в землю, проще прервать ток, не разжимая руки пострадавшего, а отделяя его от земли (например, подсунуть под пострадавшего сухую доску). При напряжении выше 1000 В для отделения пострадавшего от земли или токоведущих частей, находящихся под напряжением, следует надеть боты и перчатки и действовать штангой или клещами на соответствующее напряжение. Когда невозможно быстро и безопасно освободить пострадавшего от тока, прибегают к короткому замыканию. Для этого набрасывают проводник на токоведущую часть.

 

Универсальная схема оказания первой помощи на месте                            происшествия

 1. Если нет сознания и нет пульса на сонной артерии – ПРИСТУПИТЬ К РЕАНИМАЦИИ.

 2. Если нет сознания, но есть пульс на сонной артерии – ПОВЕРНУТЬ НА ЖИВОТ И ОЧИСТИТЬ РОТОВУЮ ПОЛОСТЬ.

            3. При артериальном кровотечении – НАЛОЖИТЬ ЖГУТ.

 4. При наличии ран – НАЛОЖИТЬ ПОВЯЗКИ.

 5. Если есть признаки переломов костей конечностей – НАЛОЖИТЬ

ТРАНСПОРТНЫЕ ШИНЫ.

Внимание! Эта схема является универсальной для всех случаев оказания первой помощи на месте происшествия.

 Какое бы несчастье не произошло – автодорожное происшествие, падение с высоты, поражение электрическим током или утопление – в любом случае оказание первой помощи следует начинать с восстановления сердечной деятельности дыхания, затем приступить к временной остановке кровотечения.

            После этого можно приступить к наложению фиксирующих повязок и транспортных шин.

            Именно такая схема действий поможет сохранить жизнь пострадавшего до прибытия медицинского персонала.

Внезапная смерть

Если нет сознания и нет пульса на сонной артерии

1.    Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии.

Нельзя терять время на определение признаков дыхания.

2.     Освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень.

Нельзя наносить удар по грудине и проводить непрямой массаж сердца, не освободив грудную клетку и не расстегнув поясной ремень.

3.    Прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток.

Нельзя наносить удар по мечевидному отростку или в область ключиц.

4.    Нанести удар кулаком по грудине. Проверить пульс. Если пульса нет    – перейти к п.5.

Нельзя наносить удар при наличии пульса на сонной артерии.

5.    Начать непрямой массаж сердца. Частота нажатия 50-80 ударов в      минуту. Глубина продавливания грудной клетки должна быть не менее 3-4 см.

Нельзя располагать ладонь на груди так, чтобы большой палец был направлен на спасателя.

6.    Сделать “вдох” искусственного дыхания. Зажать нос, захватить подбородок, запрокинуть голову пострадавшего и сделать максимальный выдох ему в рот (желательно через марлю, салфетку или маску “рот в рот”).

Нельзя сделать “вдох” искусственного дыхания, не зажав предварительно нос пострадавшего.

7.    Выполнять комплекс реанимации. При сужении зрачков, но отсутствии сердцебиения реанимацию нужно проводить до прибытия медперсонала.

Правила выполнения:

- Если оказывает помощь один спасатель, то 2 “вдоха” искусственного дыхания делают после 15 надавливаний на грудину.

- Если оказывает помощь группа спасателей, то 2 “вдоха” искусственного дыхания делают после 5 надавливаний на грудину.

- Для быстрого возврата крови к сердцу – приподнять ноги пострадавшего.

- Для сохранения жизни головного мозга – приложить холод к голове.

- Для удаления воздуха из желудка – повернуть пострадавшего на      живот и надавить кулаками ниже пупка.

8.    Организовать действия партнеров.

Первый спасатель проводит массаж сердца, отдает команду “Вдох!” и контролирует эффективность вдоха по подъему грудной клетки.

 Второй спасатель проводит искусственное дыхание, контролирует      реакцию зрачков, пульс на сонной артерии и информирует партнеров о состоянии пострадавшего: “Есть реакция зрачков! Нет пульса! Есть      пульс!” и т.п.

 Третий приподнимает ноги пострадавшего для лучшего притока     крови к сердцу и готовится к смене партнера, выполняющего непрямой массаж сердца.

Нельзя располагать спасателей друг напротив друга.

Способы искусственного дыхания. Искусственное дыхание делают многими способами. Наиболее эффективный способ “изо рта в рот”. Потерпевшему кладут валик из одежды под лопатки. После этого спасающий давит одной рукой на лоб, а другую подкладывает под шею, чтобы несколько отогнуть голову потерпевшего и предотвратить западание языка в гортань. Сделав глубокие вдохи, спасающий вдувает воздух через марлю из своего рта в рот или нос пострадавшего.

При вдувании через рот спасающий должен закрыть своей щекой или пальцами нос пострадавшего; при вдувании в нос – пострадавшему закрывают рот. После каждого вдувания нос и рот пострадавшего открывают, чтобы не мешать свободному выходу воздуха из грудной клетки. Затем спасающий снова повторяет вдувание воздуха. Частота вдуваний 12 раз в минуту.

Искусственное дыхание пострадавшему нужно делать до полного появления признаков жизни, т.е. когда пострадавший станет самостоятельно свободно дышать, или до явных признаков смерти. Смерть может констатировать только врач. После каждых пяти минут рекомендуется делать на 15 - 20 секунд перерывы для регулирования концентрации углекислоты в крови пострадавшего до нормы и стимулирования самостоятельного дыхания. Наряду с искусственным дыханием во всех случаях рекомендуется сильно растирать спину, конечности, кожу лица.

 

Особенности реанимации в ограниченном пространстве

1.                         Нанести удар кулаком по грудине. Удар можно наносить в

положении пострадавшего “сидя” и “лежа”.

2.                         Уложить пострадавшего на спину. Комплекс реанимации можно

проводить только в положении пострадавшего “лежа на спине” на ровной жесткой поверхности.

                          

Состояние комы

Если нет сознания, но есть пульс на сонной артерии

1.   Повернуть пострадавшего на живот. Только в положении “лежа на

животе” пострадавший должен ожидать прибытия врачей.

Нельзя оставлять человека в состоянии комы лежать на спине.

            2. Удалить слизь и содержимое желудка. Периодически удалять из ротовой полости слизь и содержимое желудка с помощью салфетки или резинового баллончика.

            3.   Приложить холод к голове. Можно использовать пузырь со льдом или бутылки и пакеты с холодной водой или снегом, либо гипотермический пакет.

 

                     Артериальное кровотечение

При артериальном кровотечении

1.                         Прижать пальцами или кулаком артерию в указанных точках. До наложения жгута поврежденную конечность следует оставить в приподнятом положении. На конечностях точка прижатия артерии должна быть выше места кровотечения. На шее и голове – ниже раны или в   ране.

Нельзя терять время на освобождение конечностей от одежды.

2.   Наложить кровоостанавливающий жгут.

     - Завести жгут за конечность и растянуть с максимальным усилием.

     - Прижать первый виток жгута и убедиться в отсутствии пульса.

     - Наложить следующие витки жгута с меньшим усилием.

     - Обернуть петлю-застежку вокруг жгута.

     - Оттянуть петлю и завести под свободный конец жгута.

     - Вложить записку о времени наложения жгута под резинку петли.

Жгут на шею накладывают без контроля пульса и оставляют до прибытия  врача. Для герметизации раны используют чистую салфетку или многослойную ткань (упаковку бинта).

В случаях посинения и отека конечности (при неправильном наложении жгута) следует немедленно заново наложить жгут.

Жгут на бедро накладывают через гладкий твердый предмет (бинт) с контролем пульса на подколенной ямке.

 

 

Ранение конечностей

Как накладывать повязки на раны

1.   Накрыть рану любой чистой салфеткой, полностью прикрыв края

раны.

Запрещается промывать рану водой.

2.   Прибинтовать салфетку или прикрепить ее лейкопластырем.

Запрещается вливать в рану спиртовые или любые другие растворы.

Проникающие ранения груди

Как накладывать повязки на раны

1.    Прижать ладонь к ране и закрыть в нее доступ воздуха.

Недопустимо извлекать из раны инородные предметы на месте происшествия.

2.                         Наложить герметичную повязку или лейкопластырь.

Транспортировка только в положении “сидя”.

Проникающие ранения живота

Как накладывать повязки на раны

1.   Прикрыть содержимое раны чистой салфеткой.

2.   Прикрепить салфетку, полностью прикрывающую края раны,

пластырем.

3.   Приподнять ноги и расстегнуть поясной ремень. При возможности положить холод на живот. Ожидание помощи и транспортировка –только в положении “лежа на спине” с приподнятыми и согнутыми в     коленях ногами.

Запрещается вправлять выпавшие органы; давать пить.

 

Термические ожоги

Правила обработки ожога без нарушения целостности ожоговых пузырей.

     Подставить под струю холодной воды на 10-15 минут и (или) приложить холод на 20-30 минут.

Нельзя смазывать обожженную поверхность маслами и жирами.

Правила обработки ожога с нарушением целостности ожоговых пузырей

1.   Накрыть сухой чистой тканью.

2.   Поверх сухой ткани приложить холод.

Запрещается бинтовать обожженную поверхность и промывать водой.

 

Травмы глаз

Раны глаз или век

1.   Накрыть глаз чистой салфеткой (носовым платком). Все операции

проводить в положении пострадавшего “лежа”.

2.   Зафиксировать салфетку повязкой и обязательно прикрыть этой же повязкой второй глаз для прекращения движений глазных яблок.

Нельзя промывать водой колотые или резаные раны глаз и век.

Ожоги глаз или век в случаях попадания едких химических веществ

1.   Раздвинуть осторожно веки пальцами и подставить под струю холодной воды.

2.   Промыть глаз под струей воды так, чтобы она стекала от носа

кнаружи.

Недопустимо применять нейтрализующую жидкость при попадании в глаза едких химических веществ (кислота – щелочь).

 

Переломы костей конечностей

            Правила переноски пострадавшего методом “нидерландский мост”.

Первый спасатель придерживает голову и плечи пострадавшего.

Второй спасатель приподнимает таз, захватывает руки пострадавшего, контролирует действия всех спасателей и подает общую команду

“Раз-два! Взяли!”

Третий спасатель захватывает стопы и голени пострадавшего.

Подобным образом можно перекладывать пострадавшего и в положении “лежа на животе”.

Общая задача – удержать тело и конечности пострадавшего в горизонтальной плоскости.

                 

Переноска пострадавшего на носилках

Вверх по лестнице, в салон санитарного транспорта – головой вперед.

Вниз по лестнице, из салона санитарного транспорта – ногами вперед.

Идущие впереди внимательно смотрят и сообщают идущему сзади о всех препятствиях.

 Идущий сзади следит за состоянием пострадавшего и при необходимости отдает команду “Стоп! Началась рвота!” или “Стоп! Потеря сознания!”

 

Первая помощь в случаях поражения электрическим током

            Правила освобождения от действия электрического тока

При напряжении свыше 1000 В следует:

 -   надеть диэлектрические перчатки, резиновые боты или галоши;

 -   взять изолирующую штангу или изолирующие клещи;

 -   замкнуть провода ВЛ 6-20 кВ накоротко методом наброса, согласно специальной инструкции;

 -   сбросить изолирующей штангой провод с пострадавшего;

 -   оттащить пострадавшего за одежду не менее чем на 8 метров от места касания проводом земли или от оборудования, находящегося под напряжением.

Нельзя приступать к оказанию помощи, не освободив пострадавшего от действия электрического тока.

Главная задача – как можно быстрее спустить пострадавшего с высоты, чтобы приступить к оказанию помощи в более удобных и безопасных условиях (на земле, на площадке).

Нельзя тратить время на оказание помощи на высоте.

Вызвать "Скорую помощь".

Если нет сознания, но есть пульс на сонной артерии

1.   Убедиться в наличии пульса.

2.   Повернуть на живот и очистить рот.

3.   Приложить холод к голове.

4.   На раны наложить повязки.

5.   Наложить шины

6.   Вызвать "Скорую помощь".

Недопустимо: прикасаться к пострадавшему без предварительного обесточивания, прекращать реанимационные мероприятия до появления признаков биологической смерти.

 

Падение с высоты

            Что делать в случаях падения с высоты при сохранении сознания

1.    Оценить состояние пострадавшего

  Вынужденная поза "лягушки" – это верный признак крайне опасных повреждений.

Поза "лягушки" (т.е. пострадавший не может изменить положение

ног при этом его стопы развернуты кнаружи, а колени приподняты и разведены).

К крайне опасным повреждениям относятся:

− переломы костей таза и повреждения тазобедренных суставов;

− переломы бедренных костей;

− повреждения позвоночника;

− разрывы внутренних органов и внутренние кровотечения.

Нельзя перемещать пострадавшего, снимать с него одежду или позволять ему шевелиться.

2.    Переложить пострадавшего на ковшовые носилки

Сначала следует разъединить и раздвинуть ковши носилок.

Осторожно соединить ковши носилок под пострадавшим.

3.    Переложить пострадавшего на вакуумный матрас

Показания к использованию:

− переломы бедренных костей и голени;

− повреждение позвоночника;

− повреждение костей таза и тазобедренных суставов.

Нельзя оставлять лежать пострадавшего на металлических носилках более 10 – 15 минут.

4. Зафиксировать пострадавшего на вакуумном матрасе в позе "лягушки".  Необходимо контролировать состояние пострадавшего. Нельзя допускать резкие и грубые движения.   Первый спасатель фиксирует шейный отдел позвоночника. Второй спасатель осторожно приподнимает матрас у колен пострадавшего.  Третий спасатель свободной ногой формирует валик для опоры стоп пострадавшего и откачивает из матраса воздух откачивающим насосом для вакуумных матрасов.

 

Когда необходимо накладывать защитные жгуты

В случаях синдрома сдавления до освобождения конечностей.

 

Когда необходимо накладывать шины на конечности

1.    Видны костные отломки.

2.    При жалобах на боль.

3.    При деформации и отеках конечностей.

4.    После освобождения придавленных конечностей.

5.    При укусах ядовитых змей.

Когда необходимо переносить пострадавших на щите с подложенным под колени валиком или на вакуум – носилках в позе "лягушки"

1.    При подозрении на перелом таза.

2.    При подозрении на перелом верхней трети бедренной кости и

повреждение тазобедренного сустава.

3.    При подозрении на повреждение позвоночника и спинного мозга.

 

Когда пострадавших переносят только на животе

1.    В состоянии комы.

2.    При частой рвоте.

3.    В случаях ожогов спины и ягодиц.

4.    При подозрении на повреждение спинного мозга, когда в наличии

      есть только брезентовые носилки.

Когда пострадавших можно переносить только сидя или полусидя

1.    При проникающих ранениях грудной клетки.

2.    При ранениях шеи.

Когда пострадавшего можно переносить только на спине с приподнятыми или согнутыми в коленях ногами

1.    При проникающих ранениях брюшной полости.

2.    При большой кровопотере или при подозрении на внутреннее кровотечение.

Признаки опасных повреждений и состояний

                      Признаки внезапной смерти

1.   Отсутствие сознания.

2.   Нет реакции зрачков на свет.

3.   Нет пульса на сонной артерии.

Признаки биологической смерти

1.   Высыхание роговицы глаза (появление "селедочного блеска").

2.   Деформация зрачка при осторожном сжатии глазного яблока пальцами.

3.   Появление трупных пятен.

                            Признаки комы

1.   Потеря сознания более чем на 4 минуты.

2.   Обязательно есть пульс на сонной артерии.

              

Признаки артериального кровотечения

1.   Алая кровь из раны бьет фонтанирующей струей.

2.   Над раной образуется валик из вытекающей крови.

3.   Большое кровавое пятно на одежде или лужа крови возле пострадавшего.

Признаки венозного кровотечения

1.   Кровь пассивно стекает из раны.

2.   Очень темный цвет крови.

Признаки истинного утопления

1.   Кожа лица и шеи с синюшным оттенком.

2.   Набухание сосудов шеи.

3.   Обильные пенистые выделения изо рта и носа.

Признаки бледного утопления

1.   Бледно – серый цвет кожи.

2.   Широкий нереагирующий на свет зрачок.

3.   Отсутствие пульса на сонной артерии.

4.   Часто сухая, легко удаляемая платком пена в углах рта.

Признаки обморока

1.   Кратковременная потеря сознания (не более 3 – 4 минут).

2.   Потере сознания предшествуют: резкая слабость, головокружение,  звон в ушах и потемнение в глазах.

Признаки синдрома сдавления нижних конечностей

Появляются спустя 15 минут.

1.   После освобождения сдавленной конечности – резкое ухудшение состояния пострадавшего.

2.   Появление отека конечности с исчезновением рельефа мышц.

3.   Отсутствие пульса у лодыжек.

4.   Появление розовой или красной мочи.

Признаки переохлаждения

1.   Озноб и дрожь.

2.   Нарушение сознания:

     − заторможенность и апатия;

     − бред и галлюцинации;

     − неадекватное поведение.

3.   Посинение или побледнение губ.

4.   Снижение температуры тела.

Признаки открытого перелома костей конечностей

1.   Видны костные отломки.

2.   Деформация и отек конечности.

3.   Наличие раны, часто с кровотечением.

Признаки обморожения нижних конечностей

1.   Потеря чувствительности.

2.   Кожа бледная, твердая и холодная на ощупь.

3.   Нет пульса у лодыжек.

4.   При постукивании пальцем – "деревянный" звук.

Признаки закрытого перелома костей конечности

1.   Сильная боль при движении или нагрузке на конечность.

2.   Деформация и отек конечности.

3.   Синюшный цвет кожи.

                Аптечка для оказания первой помощи

Средства для остановки кровотечений, обработки ран и наложения повязок, а также дезинфекции рук спасателя и медицинского оборудования

1.                         Средство для дезинфекции рук спасателя, кожи вокруг ран, а также

медицинского оборудования.

            2.      Кровоостанавливающий жгут для остановки артериальных кровотечений и в качестве защитных жгутов при синдроме длительного сдавления.

3.      Специальная пленка для прикрытия ожоговой поверхности.

4.      Бинты и лейкопластырь для наложения повязок на раны.

5.      Стерильные салфетки.

Средства для искусственного дыхания

1.   Аппарат "Рот – маска" для проведения искусственного дыхания.

2.   Резиновый баллончик для удаления жидкости и слизи верхних дыхательных путей и промывания глаз водой.

     Средства для оказания помощи при переломах и сильных ушибах

1.   Пузырь для льда (грелка):

     − Холод – при ушибах, ожогах, внутренних кровотечениях, укусах

        змей и насекомых, аллергической реакции.

     − Тепло – при переохлаждении и утоплении.

2.   Гипотермический пакет при ушибах, ожогах, внутренних кровотечениях, укусах змей и насекомых, аллергической реакции.

3.   Складная шина для фиксации костей предплечья, стопы, голени,

     при повреждениях голеностопного сустава.

Лекарственные препараты

1.   Валидол;

2.   Санорин или галазолин;

3.   Анальгин;

4.   Сода питьевая.

Анализ условий опасности в трехфазных сетях

Возможные условия поражения человека электрическим током:

• прямое прикосновение к неизолированным токоведущим частям под напряжением;

• косвенное  прикосновение к нетоковедущим частям случайно оказавшимся под напряжением;

• прикосновение к токоведущим частям обесточенным, но случайно оказавшихся под напряжением;

• прикосновение к сетям с большой оставшейся емкостью;

• попадание в высоковольтную дугу;

• попадание в зону действия шагового напряжения;

• приближение к электроустановке на расстояние меньше допустимого (выше 1000 вольт);

• действие атмосферного электричества  разряда молний.

Классификация электрических сетей:

• по роду тока (постоянный, переменный);

• по числу проводов: 1-5 проводные;

• по величине напряжения (напряжение до 1 кВ; от 1 до 330 кВ; больше 330 кВ).

• по построению (разомкнутые; замкнутые);

• по размещению (наружные; внутренние);

• по обеспечению электробезопасности:

С изолированной нейтралью и напряжение до 1000В;

С изолированной нейтралью и напряжение выше 1 кВ;

С эффективной нейтралью.

По назначению:

·             Местные;

·             Районные;

·             ЛЭП межсистемных связей;

·             Питающие;

·             Распределительные.

Закон Ома для участка цепи

Взаимосвязь между электрическими величинами определяется законом Ома (Георг Симон Ом опубликовал его в 1827 году). Эта простая взаимосвязь служит основой, на которой базируются все понятия электротехники и электроники.

Однородным (или пассивным) называют участок цепи, который не содержит источников тока. Закон Ома для однородного участка цепи имеет совсем простой вид:

I = U / R

где R - сопротивление участка цепи, и U = Ф1 - Ф2 - напряжение на рассматриваемом участке. Сопротивление измеряется в омах (Ом), Ом = В/1А.

Из Закона Ома для однородного участка цепи следует, что при постоянном сопротивлении зависимость силы тока от напряжения должна быть линейной.

Полная цепь - цепь, которая содержит источник тока. Любой источник тока характеризуется электродвижущей силой - ЭДС. ЭДС равна отношению сторонних сил по перемещению заряда вдоль замкнутого контура к этому заряду. ЭДС измеряется в вольтах (В).

Сторонними силами называют любые силы, действующие на заряженные частицы, за исключением кулоновских (электростатических) сил. Внутри источника тока заряды движутся под действием сторонних сил. В результате поддерживается разность потенциалов между полюсам (клеммами) источника. Следует понимать, что источник тока не создает, а разделяет заряды. Закон Ома для полной цепи имеет вид:

I = U / (R_внут + R_нар)

где R_внут - внутреннее сопротивление источника тока, R_нар - сопротивление внешней цепи (нагрузки).

При коротком замыкании, когда сопротивление внешнего участка цепи R_нар = 0 , сила тока достигает максимального значения.

Силу тока измеряют приборами, называемыми амперметрами. Амперметр в электрическую цепь включают последовательно.

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

Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству.

Работа электрических сетей напряжением 2 - 35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор. Работа электрических сетей напряжением 110 кВ может предусматриваться как с глухозаземленной, так с эффективно заземленной нейтралью. Электрические сети напряжением 220 кВ и выше должны работать только с глухозаземленной нейтралью.

 

Виды существующих электрических сетей.

Сети бывают только однофазные и трехфазные!!!

Однофазные однопроводные, двухпроводные, двухпроводные с электрически заземленным  выводом вторичной обмотки, трехпроводная электрическая сеть с глухозаземленной нейтралью, трехпроводная сеть с нулевым защитным проводником.

Если фазное напряжение 220 В то сопротивление заземлителя 4 Ом,

для 380  от 10 Ом и менее.

Трехфазные трехпроводные с заземленной нейтралью, с эффективно заземленной нейтралью, четырехпроводная электросеть с заземленной нейтралью, четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью (наиболее распространена).

Анализ условий опасности трехфазных электрических сетей практически сводится к определению величины тока, протекающего через человека, и к оценке влияния различных факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, изоляции токоведущих частей от земли и т.п.

Возможные варианты прикосновения человека к цепи электрического тока:

• однофазное двухполюсное прикосновение  человек попадает под фазное напряжение;

• однофазное однополюсное прикосновение  попадает под фазное напряжение;

• двухфазное двухполюсное  попадает под линейное напряжение;

• напряжение поврежденной электроустановки;

• человек не касается ни одной из фаз, пробой воздушного промежутка;

• замыкание фазы на землю;

• шаговое напряжение (по экспоненциальному закону);

• при совместном касании фазового провода;

• замыкание двух фаз на землю; 

*шаговое напряжение.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью силу тока (А), проходящего через тело человека при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы (рис. 11.3), определяют следующим выражением в комплексной форме:

I_Ч = U_Ф/R_Ч + Z/3,

где Z – комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли.

 Если емкость проводов относительно земли мала, т.е. С = 0, а сопротивления изоляции фаз относительно земли равны R₁ = R₂ = R₃ = R, то ток через человека будет равен

При хорошей изоляции (R = 0,5 МОм) ток имеет малое значение и такое прикосновение неопасно. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного устранения возникших неисправностей. Если в сети имеется большая емкость относительно земли (разветвленные кабельные линии), то однофазное прикосновение будет опасным, несмотря на хорошую изоляцию проводов.

,

где Х_с – емкостное сопротивление, равное 1/c , Ом;

с – емкость фаз относительно земли.

В сетях с изолированной нейтралью особенно опасно прикосновение к исправной фазе при замыкании на землю любой другой фазы, например второй (рис. 11.3). В этом случае человек включается на полное линейное напряжение.

.

В сетях с заземленной нейтралью сопротивление заземления нейтрали R_З очень мало по сравнению с сопротивлением утечек R. Поэтому ток, протекающий через человека, при прикосновении определяется фазным напряжением сети U_Ф, сопротивлением пола и обуви RПО и сопротивлением заземления нейтрали R_З (рис. 11.4).

I_Ч = U_Ф/R_Ч + R_ПО + R_З.

Рис. 4. Схема сети с заземленной нейтралью

 Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью.

При аварийном режиме работы, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление R_ПК (фаза 2), и прикосновений человека к одной из двух других фаз, человек оказывается приблизительно под фазным напряжением (R_з мало, рис. 11.5). Это одно из преимуществ сетей с заземленной нейтралью с точки зрения безопасности.

Рис. 5. Векторная диаграмма при замыкании на землю

 При анализе сетей напряжением выше 1000 В следует отметить эти сети имеют большую протяженность, обладают значительной емкостью и высоким значением сопротивления изоляции. Поэтому в этих сетях утечкой тока через активное сопротивление изоляции можно пренебречь и учитывать только утечку тока через емкость фазы относительно земли. Следовательно, прикосновение к этим сетям является опасным не зависимо от режима нейтрали.

В соответствии с ПУЭ сети напряжением 6-35 кВ выполняются с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через реактивную катушку с целью уменьшения тока замыкания на землю.

Сети напряжением 110 кВ и выше выполняют с заземлением нейтрали.

Выбор схемы сети, а следовательно и режима нейтрали источника тока производится, исходя из технологических требований и из условий безопасности.

По технологическим требованиям при напряжении до 1000 В предпочтение отдается четырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочих напряжения: линейное и фазное. По условиям безопасности выбор одной из двух систем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей.

Сети с изолированной нейтралью целесообразно применять при условии хорошего уровня поддержания изоляции и малой емкости сети. (сети электротехнических лабораторий, небольших предприятий и т. д.).

Сети с заземленной нейтралью следует применять, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, больших емкостных токов и т.д.). Примером таких сетей являются крупные современные предприятия.

 

Сопротивление изоляции электротехнических изделий

Изоляционные материалы, применяемые в технике, не являются идеальными диэлектриками. Им всем присуща активная проводимость, характеризующаяся удельным объемным ρv и удельным поверхностным ρS сопротивлениями. Соответственно любая изоляционная конструкция (изоляция жил кабелей, изоляция обмоток электрических машин и т. п.) имеет конечное значение объемного RV и поверхностного RS сопротивлений.

Значения последних зависят от значения удельных сопротивлений материалов и геометрических размеров конструкции.

Обычно оперируют понятием сопротивление изоляции электротехнического изделия R, как эквивалентным параллельному соединению RV и RS. Такой прием упрощает нормирование и контроль состояния изоляции. Так сопротивление изоляции отдельного коммутационного аппарата обычно не менее 100 МОм, обмоток электрических машин в нагретом состоянии не менее 10 МОм; значение сопротивления изоляции кабеля (сопротивление между токоведущей жилой и металлической оплеткой или между токоведущими жилами) зависит от длины отрезка кабеля и обычно при испытаниях на заводе-поставщике бывает не менее 100 МОм/км.

            Численное значение сопротивления изоляции Rи, (то есть его составляющих Rv и Rs) изменяется под влиянием внешних эксплуатационных факторов. Поверхностное сопротивление RS может в тысячи раз уменьшиться при увлажнении или загрязнении. Объемное сопротивление Rv уменьшается при увлажнении изоляции или при повышении температуры ее нагрева.

Сопротивление изоляции изделий - величина, нормируемая ПУЭ и

ПЭЭП при приемке новых изделий и при техническом обслуживании электрооборудования. При снижении его ниже установленных норм возможно формирование пожароопасных ситуаций из-за теплового пробоя изоляции.

При снижении сопротивления изоляции в месте повреждения (загрязнение, увлажнение и т. п.) увеличивается ток, протекающий под действием рабочего напряжения сети; соответственно повышается температура нагрева этого места. Повышение температуры нагрева изоляционного материала снижает его сопротивление, что приводит к соответствующему увеличению тока. Последнее вызывает новое повышение температуры и соответствующее дополнительное снижение сопротивления изоляции. Процесс нарастания электрического тока продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между тепловыделением и теплоотводом (при какой-то установившейся температуре перегрева). В случае, когда условия охлаждения не соответствуют интенсивности тепловыделения в месте повреждения, наступает лавинообразное нарастание тока, приводящее к тепловому разрушению материала и дуговому замыканию. Поэтому при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности.

 

Сопротивление изоляции сети

            Сеть состоит из комплекса гальванически связанных электротехнических изделий - источника электроэнергии, распределительных щитов, приемников электроэнергии, линий связи и пр. Каждое изделие имеет определенное значение сопротивления изоляции.

Если все токоведущие части данной фазы находятся под электрическим потенциалом ϕф, а земля имеет электрический потенциал ϕ0, то сопротивления изоляции RФ этой фазы у всех элементов сети оказываются под одной и той же разностью потенциалов. Отсюда следует, что сопротивления RФ всех элементов сети включены между собой параллельно. Обычно измеряют эквивалентное сопротивление изоляции не отдельных фаз, а сети в целом (или ее отдельных участков). Тогда

                               R = (∑1 / Rni ) −1

    где Rni - сопротивление изоляции отдельного электротехнического изделия, n - количество изделий в сети.

То есть эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли зависит от количества входящих в эту сеть электротехнических изделий и значений их сопротивления изоляции. Чем разветвленнее сеть, чем

больше в ней элементов, тем ниже уровень ее сопротивления изоляции.

При этом даже и случаи исправной изоляции у всех элементов значение эквивалентного сопротивления изоляции сети может быть весьма низким.

В разветвленной сети на фоне низкого значения эквивалентного сопротивления изоляции незаметно аварийное снижение сопротивления изоляции одного из элементов. Тем самым возрастает пожарная опасность разветвленных сетей.

Емкость относительно земли

            Токоведущие части и корпус электротехнического изделия (либо земля) образуют своеобразный конденсатор, обладающий определенной емкостью. Действительно, здесь мы имеем две токопроводящие среды, изолированные друг от друга и находящиеся под разными потенциалами ϕФ и ϕ0.

            Так, на рисунке 3.3, а видно, что каждый элементарный участок провода длиной ΔL обладает емкостью ΔС относительно земли. Эквивалентная емкость провода равна сумме этих частичных емкостей. Емкость жилы  кабеля длиной 1 км относительно внешней металлической оплетки колеблется в диапазоне 0,1-1,0 мкФ в зависимости от ее сечения и конструкции кабеля. Каждый токоведущий элемент - обмотки электрических

машин, трансформаторов и реле, печатный монтаж и пр. - имеет определенную емкость.

Емкость относительно земли – элемент, распределенный по длине линии. Однако при анализе условий электробезопасности распределенную емкость заменяют сосредоточенной эквивалентной и применяют аппарат теории цепей с сосредоточенными параметрами. Это справедливо, так как длина электромагнитной волны промышленной частоты 50 Гц равна 6000 км ( λ = c/f), то есть она существенно больше геометрических размеров электрической сети любого промышленного объекта. Емкость как распределенный элемент учитывается при анализе нестационарных высокочастотных процессов типа импульсных перенапряжений в сети при внезапных замыканиях на землю и при расчете процессов в протяженных линиях передачи электроэнергии.

Другим источником емкости (основным по количественному значению) являются фильтры защиты аппаратуры автоматики и радиоэлектронной аппаратуры от помех. Эти фильтры устанавливают у источника помехи и в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.

В любой сети постоянною токи или промышленной частоты при каждом разрыве электрической цепи возникают высокочастотные электромагнитные колебания (электромагнитные помехи), которые как излучаются во внешнее пространство, так и проходят по сети. Генераторами подобных помех являются коммутационные аппараты (контакторы, реле), коллекторные электрические машины и тому подобные элементы. Другим источником помех является нелинейные элементы сети, искажающие форму кривой напряжения и генерирующие высокочастотные составляющие (например, полупроводниковые выпрямители).

            Обычно уровень электромагнитных помех снижают путем применения емкостных помехоподавляющих фильтров.

 Например, конденсаторы С1, включаются между каждой щеткой коллекторной электрической машины и корпусом. При этом для высокочастотной электромагнитной помехи внутри корпуса машины создается контур «щетка Щ1 – конденсатор С1 – корпус – конденсатор С1 – щетка Щ2», имеющий бесконечно низкое сопротивление

                              X C = 1 / 2πnfC1 → 0

            где n - кратность частоты помехи по отношению к основной гармонике 50 Гц. В результате помеха не выходит за пределы корпуса машины.

Емкость каждого фильтра в зависимости от конкретных обстоятельств лежит в диапазоне 0,049-10 мкФ и более.

Емкость ухудшает изоляционные параметры сети, снижая эквивалентное сопротивление токоведущих частей относительно земли при исправной электрической изоляции. Например, если имеем эксплуатационный уровень эквивалентного сопротивления изоляции сети 600 кОм, то при значении емкости 1 мкФ он снижается в 200 раз - до 3 кОм; если емкость составляет 100 мкФ, то он падает в 20000 раз - до 30 Ом.

            Емкость оказывает на сеть и другие виды негативного воздействия.

Так, при каждом подключении приемников электроэнергии (отдельных участков сети) она в процессе своего заряда генерирует импульсные перенапряжения; при определенных обстоятельствах последние могут сформировать электрические пробои воздушных зазоров и дуговые замыкания.

Паразитные емкостные связи способствуют выносу переменного напряжения сети питания в цепи систем автоматического управления и контроля; в результате нарушения работы систем автоматики могут сформироваться разнообразные аварийные ситуации на объектах.

     Таким образом, анализ условий электробезопасности как на стадии разработки проекта электроустановки, так и при ее эксплуатации должен выполняться с учетом параметров цепей связи токоведущих элементов с землей. В качестве примера на рис. 3, б приведена эквивалентная схема трехфазной сети с изолированной нейтралью.

 

Алгоритм действий при выяснении условий поражений человека электрическим током:

• выяснить к какой сети произошло прикосновение;

• уточнить по возможности  одно или двухфазное прикосновение;

• представить цепь электрического тока (цепь прохождения электрического тока через тело человека);

• найти силу тока, протекающего через человека;

• принять меры предотвращения действие тока на человека.

Применение малых напряжений и разделяющие трансформаторы

Эффективным средством защиты от поражения электрическим током является применение малых напряжений (12 - 42 В). Это особенно важно для переносных электроприемников и для местного освещения в помещениях особо опасных, а также в наружных электроустановках (котлованы и колодцы на строительстве и др.).

Источниками малого напряжения могут быть аккумуляторные батареи, выпрямительные устройства при необходимости постоянного тока, однофазные трансформаторы небольшой мощности (до 1 кВА), переносные или стационарные.

Резисторы, дроссели и т.п. недопустимо использовать с целью понижения напряжения у электроприемника.

 

Рис. 1. Стационарный (а) и переносный (б) трансформаторы для питания ламп малого напряжения (12 - 42 В)

Выпускаются понижающие трансформаторы на 12 - 42 В вторичного напряжения небольшой мощности (до 1 кВА) как для стационарной установки (например, на станках и производственном оборудовании), так и переносные (для временного подключения к сети), например, трансформаторы типа ОСМ.

Переносный трансформатор должен иметь для подключения к сети гибкий провод, заключенный в защитную оболочку из резины или поливинилхлорида, и вилку для подключения к штепсельной розетке, установленной на щитке в РУ или в зонах применения в цехе.

Трансформаторы

Основным преобразовательным электротехническим устройством является трансформатор.

Трансформатором называется электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты (изменяется амплитуда колебаний напряжения).

Трансформаторы делятся - по назначению:

·               силовые;

·               специальные;

·               измерительные;

·               радиотехнические.

- по роду тока:

·               однофазные;

·               трехфазные.

- по способу охлаждения:

·               масляные;

·               сухие;

·               с твердым наполнителем.

Конструкция трансформатора состоит из двух основных частей - магнитопровода и обмоток. Магнитопровод набирается из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Часть магнитопровода, на котором располагается обмотка, называется стержнем, а часть, замыкающая стержни, ярмом. По своему устройству магнитопровод подразделяется на П- образный и Ш - образный.

Обмотка трансформатора наматывается медным или алюминиевым проводом. Обмотка с большим числоч витков называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с меньшим - низшего (НН). Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключаются приемники - вторичной. Первичная и вторичная обмотки трансформатора электрически изолированы друг от друга (кроме автотрансформатора).

Трансформатор, у которого число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной обмотки, называется понижающим, а трансформатор, у которого число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной обмотки, называется повышающим.

Трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей (при помощи двойной изоляции, или основной изоляции и защитного экрана, или усиленной изоляции) называется разделительным трансформатором.

Безопасный разделительный трансформатор - разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением (напряжением, не превышающим 50 В переменного и 120 В постоянного тока).

Принцип действия трансформатора основан на использовании явления электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику синусоидального напряжения по обмотке течет ток, создающий намагничивающую силу, под действием которой возникает магнитный поток.

По закону электромагнитной индукции во вторичной цепи индуцируется электродвижущая сила Е₂. Аналогичная ЭДС Е₁ возникает и в первичной обмотке, так как магнитный поток пронизывает витки и первичной обмотки. Поэтому отношение Е₂ / Е₂ будет определять коэффициент трансформации по напряжению:

·               если К_тр > l, Е₁ > Е₂ - трансформатор понижающий;

·               если К_тр < l, Е₁ < Е₂ - трансформатор понижающий;

·               если К_тр = l, Е₁ = Е₂ - трансформатор разделительный.

Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных, магнитопроводы которых объединены в один общий трехстержневой.

Обмотки НН 35 кВ и выше соединяют соединяют в «звезду» (межвитковую изоляцию можно выполнить из расчета на фазное, а не на линейное напряжение). Обмотки НН 6-10 кВ чаще соединяют в треугольник, что позволяет рассчитывать сечение обмотки на фазный, а не на линейный ток. Точка соединения обмоток питающего трехфазного трансформатора называется нейтралью. Нейтраль может быть изолированной или глухозаземленной.

 

Разделяющие трансформаторы

Вторичные обмотки понижающих трансформаторов со вторичным напряжением 12 - 42 В обязательно заземляются, так как существует опасность повреждения трансформатора с переходом высшего напряжения на сторону низшего. Такая схема имеет и недостаток, так как в случаях замыканий на корпус или на землю в первичной сети заземляющие проводники или нулевой провод получают некоторое напряжение по отношению к земле на время до отключения поврежденного участка.

То же напряжение по отношению к земле получают все заземленные части, в том числе и вторичные обмотки и цепи малого напряжения. Это напряжение (особенно в сетях 380/220 В) может значительно превышать напряжение 42, 36 или 12 В. Между тем считается, что прикосновение к токоведущим частям при этих напряжениях не опасно.

Этот недостаток может быть устранен, если применить так называемые разделяющие трансформаторы.

К разделяющим трансформаторам должны предъявляться повышенные требования, чтобы исключить повреждение изоляции внутри трансформатора с переходом напряжения первичной стороны на вторичную (например, повышенные испытательные напряжения). Разделяющие трансформаторы могут применяться не только с одновременным понижением напряжения, а как чисто разделяющие, например 220/220 В и т. п. Вторичное напряжение разделяющих трансформаторов должно быть все же не выше 380 В.

Рис. 2. Включение разделяющего трансформатора (а) Двойное замыкание в сети, питающейся через разделяющий трансформатор (б).

Вторичная обмотка разделяющего трансформатора или электроприемник не должны иметь заземления. Тогда (и это - важное их преимущество!) прикосновение к частям, находящимся под напряжением, или к корпусу с поврежденной изоляцией (рис. 2, а точка А) не создает опасности, поскольку вторичная сеть коротка и токи утечки в ней при исправной изоляции ничтожно малы.

Если это замыкание в одной фазе не устранено и возникнет повреждение изоляции на другой фазе вторичной цепи (точка Б), то предохранитель может перегореть только при металлической связи между точками А и Б, этого в большинстве случаев не будет. На корпусе электроприемника появится напряжение по отношению к земле, которое будет зависеть от соотношения сопротивления в точке Б и тела человека (включая сопротивление пола и обуви). Это напряжение может оказаться опасным, если человек стоит на земле или на проводящем полу и обувь имеет малое сопротивление.

Чтобы уменьшить вероятность двойных замыканий, к разделяющим трансформаторам на вторичной стороне нельзя подключать сколько-нибудь разветвленную сеть. Так, при двух и более электроприемниках возможно замыкание в них со связью с землей в двух разных фазах. Такие двойные замыкания могут уже повлечь за собой поражения. Поэтому каждый электроприемник должен иметь свой разделяющий трансформатор.

Применение разделяющих трансформаторов дает существенное улучшение условий безопасности по сравнению с питанием непосредственно от сети или через понижающие трансформаторы с заземлением вторичных обмоток.

Как и в других случаях, необходимо периодически и достаточно часто проверять изоляцию трансформаторов, электроприемников и проводов вторичной сети, чтобы исключить однофазные замыкания.

3.     Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током

В соответствии с ПУЭ по степени опасности поражения людей электрическим током производственные помещения подразделяются на:

1.           Помещения с повышенной опасностью.

Они характеризуются наличием одного из следующих условий:

o       токопроводящая пыль;

o       токопроводящие полы (металлические, земляные и т. д.);

o       высокая температура (более 35ºС);

o       относительная влажность более 75%;

o       возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, технологическому оборудованию, имеющим соединение с землей, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой стороны.

2.           Помещения особо опасные.

Они характеризуются наличием одного из следующих условий:

o       особая сырость (влажность около 100%);

o       химическая активная или органическая среда, действующая на изоляцию;

o       одновременное наличие 2 и более условий для помещений повышенной опасности.

3.           Помещения без повышенной опасности.

В них отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

Проводники, полупроводники, диэлектрики

По способности проводить электрический ток вещества можно разделить на:

·               проводники

·               полупроводники

·               диэлектрики

Эта способность обусловлена особенностью строения веществ.

В проводниках присутствуют свободные носители заряда - это часть электронов сравнительно слабо связанных с ядром, которые могут перемещаться с орбиты одного ядра на орбиту другого под воздействием внешнего электрического поля. Такие электроны называются свободными. К проводникам относятся такие вещества, как медь, алюминий.

Диэлектриками называются вещества, основным электрическим свойством которых является их способность поляризоваться в электрическом поле. Строение диэлектриков характеризуется наличием незначительного количества свободных электронов и молекул, вытянутых по форме (полярные диполи). Суть явления поляризации заключается в том, что под воздействием внешнего электрического поля связанные заряды диэлектрика смещаются в направлении действующих на них сил и тем больше, чем выше напряженность поля.

В дипольных диэлектриках воздействие электрического поля вызывает соответствующую ориентацию дипольных молекул в направлении поля. При отсутствии поля диполи расположены беспорядочно вследствие теплового движения. В результате поляризации на поверхности диэлектрика образуются заряды разных знаков. Проводимость диэлектриков обусловлена наличием незначительного числа свободных зарядов. Диэлектрические материалы обладают очень большим электрическим сопротивлением, которое находится в пределах 10⁶... 10¹¹ Ом*м.

Диэлектрические материалы классифицируют по:
-агрегатному состоянию:

·               жидкие;

·               газообразные;

·               твердые.

-по способу получения:

·               естественные;

·               синтетические.

-по химическому составу:

·               органические;

·               неорганические.

-по строению молекул:

·               нейтральные;

·               полярные.

К диэлектрикам относятся воздух, азот, элегаз, лаки, слюда, керамика, полэтилен.

Промежуточное положение между проводниками и диэлектриками занимают полупроводники. К полупроводникам относятся элементы IV группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева, которые на внешней оболочке имеют четыре валентных электрона. Типичные полупроводники - германий Ge и кремний Si.

Чистые полупроводники обладают удельным сопротивлением в пределах 10^-5 — 10⁸ Ом * м. Для снижения высокого удельного сопротивления в чистые полупроводники вводят примеси - проводят легирование, такие полупроводники называются легированными. В качестве легирующих примесей применяют элементы III (бор В) и V (мышьяк As) групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева.

Чистые полупроводники кристаллизируются в виде решетки. Каждая валентная связь содержит два электрона, оболочка атома имеет восемь электронов и находится в состоянии равновесия.

Элементы III группы (бор В) имеют на внешней оболочке три электрона. Поэтому хотя атом бора и «встанет» в кристалл, одного электрона не будет хватать. Отсутствие электрона проводит к образованию «дырки» в кристалле, что равносильно появлению положительного заряда. Если к такому полупроводнику приложить напряжение, электроны начнут двигаться к положительному контакту, а «дырки» - в обратном направлении. Двигающиеся «дырки» рассматриваются как положительно заряженные носители и полупроводники называются полупроводниками р-типа, а примеси - акцепторными.

Элементы V группы (мышьяк As) имеют на внешней оболочке пять электронов. Поэтому в кристалле один электрон окажется лишним. Примеси, при добавлении которых к полупроводнику образуются свободные электроны, называются донорными. Проводимость в полупроводнике с донорной примесью осуществляется за счет свободных электронов. Такой проводник называется полупроводником n-типа.

Область на границе двух полупроводников, один из которых имеет дырочную, а другой - электронную проводимость, называют р-n - переходом. Её свойства проводить ток при приложении напряжения в определенном направлении используют в работе полупроводниковых приборов (полупроводниковых диодов, биполярных транзисторов).

5. Защитные меры в электроустановках

Защита от возможности случайного прикосновения к токоведущим частям.

Классификация технических средств и способов защиты от поражения электрическим током.

Защита от прямого прикосновения:

- основная изоляция токоведущих частей;

- защитные ограждения и оболочки;

- безопасное расположение токоведущих частей;

- изоляция токоведущих частей;

- сигнализация, блокировка, маркировка;

- электрозащитные средства.

 

Защита при прямом прикосновении:

- защитное отключение;

- применение сверхнизкого напряжения;

- защитное электрическое разделение цепей;

- защитное шунтирование;

- выравнивание потенциалов.

 

Защита при косвенном прикосновении:

- защитное заземление;

- выравнивание потенциалов;

- защитное зануление;

- защитное отключение;

- защитное электрическое разделение цепей;

- применение сверхнизких напряжений;

- компенсация токов замыкания на землю;

- компенсация емкостных токов;

- электрозащитные средства.

Цветовое обозначение токоведущих частей, предназначено для их легкого обнаружения. Для трехфазного тока фаза А  желтая, фаза Б зеленая, фаза Ц  красная. Нулевая рабочая шина голубая. Нулевая защитная шина  продольные полосы желтого и зеленого цветов.

Электрические сети и установки должны быть выполнены так, чтобы токоведущие части их были недоступны для случайного прикосновения.

Недоступность токоведущих частей достигается путем их надежной изоляции, применения защитных ограждений (кожухов, крышек, сеток и т.д.), расположение токоведущих частей на недоступной высоте.

В установках напряжением до 1000 В достаточную защиту обеспечивает применение изолированных проводов. В случае, когда невозможно достигнуть надежной изоляции или ограждения токоведущих частей, применяются блокировки (электрические и механические) для автоматического отключения опасного напряжения при попадании человека в опасную зону. Конструктивное выполнение ограждений зависит от напряжения установки. Ограждения должны быть выполнены так, чтобы снять их и открыть можно было при помощи ключей или инструмента. Не допускаются сетчатые ограждения токоведущих частей в жилых, общественных и других бытовых помещениях. Ограждения должны быть здесь сплошные.

ПУЭ предусматривает различные виды испытаний и контроля изоляции

1.           Приемосдаточные испытания изоляции. Все электрические машины и аппараты напряжением до 1000 В испытываются напряжением 1000 В в течении одной минуты.

2.           Периодический контроль изоляции. Осуществляется путем измерения сопротивления изоляции мегаомметром. Измерение производится на отключенной установке, периодичность измерений не реже 1 раза в год. Сопротивление изоляции сети до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм.

Постоянный контроль изоляции (ПКИ). ПКИ осуществляется в сетях c изолированной нейтралью. В практике применяются приборы постоянного контроля типов: на постоянном оперативном токе и вентильные. Вентильная схема контроля изоляции приведена на рис. 12.1.

 

Рис. 6 Вентильная схема

Прибор измеряет сопротивление изоляции всей сети:

Недостатки схемы:

при неисправности прибора он показывает ¥ , т.е. исправную изоляцию;

точность измерения зависит от колебаний напряжения сети и от степени несимметрии сопротивлений изоляции.

Преимущества: простота, не требуется оперативного постоянного тока.

Схема контроля изоляции на трех вольтметрах приведена на рис. 12.2.

 

Рис. 7 Схема трех вольтметров

 Схема контроля изоляции на трех вольтметрах позволяет судить не только об ухудшении изоляции, но и о замыканиях на землю (глухих).

Существуют для таких цепей и схемы на напряжение нулевой последовательности или на ток нулевой последовательности.

Применение малых напряжений. ПТЭ и ПТБ устанавливают ограничения напряжения ручных токоприемников для помещений различных категорий.

Для помещений особо опасных:

·                ручной инструмент - напряжение 42 В;

·                переносные светильники - напряжение 12 В;

·                шахтерские лампы - напряжение 2,5 В.

Для помещений с повышенной опасностью:

·                ручной инструмент - напряжение 42 В;

·                светильники - напряжение 42 В.

При невозможности применять напряжение 42 В ПТБ разрешает использовать электроинструмент на U = 220 В при наличии устройства защитного отключения или надежного заземления корпуса электроинструмента с обязательным использованием защитных средств (перчатки, коврики).

В качестве источников малых напряжений используются трансформаторы. Для уменьшения опасности при переходе высшего напряжения в сеть низшего вторичная обмотка трансформатора заземляется. Применение автотрансформаторов в качестве источников малого напряжения для питания переносного электроинструмента запрещается.

Двойная изоляция. При двойной изоляции, кроме основной рабочей изоляции токоведущих частей, применяют еще один слой изоляции, которым покрываются металлические нетоковедущие части, могущие оказаться под напряжением. Возможно изготовление корпусов электрооборудования из изолирующего материала (пластмассы, капрон). Широкое использование двойной изоляции ограничивается ввиду отсутствия пластмасс и покрытий стойких к механическим повреждениям. Поэтому область применения двойной изоляции ограничена. Она используется в электрооборудовании небольшой мощности (инструмент, переносные токоприемники, бытовые приборы).

Выравнивание потенциала. Этот метод находит применение при работах на линиях электропередач, подстанциях. На подстанциях высокого напряжения выравнивание потенциалов осуществляется расположением заземлителей по контуру вокруг заземленного оборудования на небольшом расстоянии друг от друга, а внутри контура прокладывают в земле горизонтальные полосы (рис. 12.3).

Рис. 8 Заземлитель с выравниванием потенциала

 Расстояние от границ заземлителя до ограды электроустановки с внутренней стороны должно быть не менее 3 м. Поля растекания заземлителей накладываются, и любая точка на поверхности грунта внутри контура имеет значительный потенциал. Вследствие этого разность потенциалов между точками, находящимися внутри контура, снижена и коэффициент напряжения прикосновения a намного меньше единицы. Коэффициент напряжения шага также меньше максимально возможной величины.

Защита от опасности перехода напряжения с высшей стороны на низшую. Появление в сети напряжения, намного превышающего номинальное, может привести как к выходу из строя токоприемников, изоляция которых не рассчитана на это напряжение, так и к поражению персонала током , так как при этом обычно происходит замыкание на корпус и появляются опасные напряжения прикосновения и шага.

Защита сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью от возможного перехода в эту сеть высшего напряжения осуществляется при помощи установки пробивного предохранителя (рис. 12.4).

Рис. 9 Схема включения пробивного предохранителя

 Рассмотрим два случая при U_1л = 6000 В, U_2ф = 220 В.

1.           Замыкание на высокой стороне. Пробивной предохранитель П отсутствует. При замыкании напряжение между нейтральной точкой и землей будет равно

.

Напряжение фазных проводов сети 380 В будет U_2Ф = 3460 + 220 = 3680 В.

Последствием этого случая может быть пробой изоляции и появление на корпусе напряжения 3680 В.

2.           Замыкание на высокой стороне. Нейтраль с низшей стороны заземлена через пробивной предохранитель П. Согласно ПУЭ сопротивление заземления должно быть RЗ  125 / IЗ , это значит, что напряжение между нейтральной точкой и землей при замыкании не превышает 125 В. Напряжение фазных проводов сети 380 В будет

U_2Ф = 125 + 220 = 345 В.

При этом пробоя изоляции не будет. В сетях с заземленной нейтралью предохранители не устанавливаются. Безопасность в них обеспечивается правильным выбором сопротивления заземления R_З.

Защита от потери внимания, ориентировки и неправильных действий. Эта защита осуществляется путем применения блокировок, сигнализации, специальной окраски оборудования, маркировки, знаков безопасности. 

1.           Защитное заземление

Классификация и конструктивное исполнение заземляющих устройств.

Заземлитель - проводник имеющий непосредственный контакт с землей.

Магистраль заземления - проводник имеющий два и более ответвления

Защитный (заземляющий проводник) - обеспечивает контакт заземлителя и устройства.

 

В зависимости от режимов работы, видов грунтов заземляющие устройства классифицируются:

По числу электродов (одиночные; групповые).

По исполнению (естественные; искусственные).

По месту размещения (выносные; контурные).

 

Международная классификация электросетей

TN-C-S

Т - отношение нейтрали к земле

N - отношение корпуса приемника к земле.

C - выполнение общего защитного проводника

S - выполнение раздельно рабочего и защитного проводника.

I - isolate  изолированный

T - terra  земля

C - commune - общий

Классификация помещений по электробезопасности

- помещения с повышенной опасностью  сырость (относительной влажностью более 70%);

-  токопроводящие полы (металл, земля, бетон, кирпич);

-  высокая температура (выше 35 градусов);

-  токопроводящая пыль;

- возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам установки и к заземленным конструкциям здания.

- помещения особо опасные  особая сырость (вл. ок. 100%),

- химически активная или биологическая среда.

- одновременное выполнение одного из вышеописанных условий.

- территория открытых электроустановок приравнивается к помещениям особо опасным.

- помещения без повышенной опасности 

- помещения без вышеперечисленных условий.

На ключах управления, приводах разъединителей, выключателей и рубильников, на основании предохранителей вывешивают запрещающие плакаты. А на дверях и ограждениях электрораспределяющих устройств - предупреждающие плакаты. Вывешивает и снимает плакаты только работающий на объекте персонал, запрещается их снимать и передвигать.

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления - снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, нормально не находящихся под напряжением. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие, ток проходящий через человека, при прикосновении к корпусам.

U_ПР =  * U_З ;

I_Ч = U_ПР/R_Ч.

Защитное заземление может быть эффективным только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления растеканию тока в земле. Это возможно только в сетях с изолированной нейтралью, где при коротком замыкании ток I_з почти не зависит от сопротивления R_з, а определяется в основном сопротивлением изоляции проводов.

Заземляющее устройство бывает выносным и контурным. Выносное заземляющее устройство применяют при малых токах замыкания на землю, а контурное - при больших.

Согласно ПУЭ заземление установок необходимо выполнять:

·                при напряжении 380 В и выше переменного тока, 440 В и выше постоянного тока - во всех электроустановках;

·                при напряжении выше 42 В , но ниже 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках;

·                во взрывоопасных помещениях при всех напряжениях.

Для заземляющих устройств в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители:

·                водопроводные трубы, проложенные в земле;

·                металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие надежное соединение с землей;

·                металлические оболочки кабелей (кроме алюминиевых);

·                обсадные трубы артезианских скважин.

Запрещается в качестве заземлителей использовать трубопроводы с горючими жидкостями и газами, трубы теплотрасс.

Естественные заземлители должны иметь присоединение к заземляющей сети не менее чем в двух разных местах.

В качестве искусственных заземлителей применяют:

·                стальные трубы с толщиной стенок 3.5 мм, длиной 2 - 3 м;

·                полосовую сталь толщиной не менее 4 мм;

·                угловую сталь толщиной не менее 4 мм;

·                прутковую сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более.

Все элементы заземляющего устройства соединяются между собой при помощи сварки, места сварки покрываются битумным лаком. Допускается присоединение заземляющих проводников к корпусам электрооборудования с помощью болтов.

Расчет защитного заземления. Расчет защитного заземления имеет целью определить число вертикальных заземлителей и их размеры; размещение заземлителей; длины соединительных горизонтальных проводников и их сечения. Расчет заземления может производиться как по допустимому сопротивлению растекания тока заземлителя, так и по допустимым напряжениям прикосновения и шага.

В настоящее время расчет заземлителей производится в большинстве случаев по допустимому сопротивлению заземлителя. При этом, в основном применяется способ коэффициента использования (когда земля считается однородной) и реже - способ наведенных потенциалов (когда земля принимается двухслойной).

Порядок расчета.

1.           Уточняют исходные данные: тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, план электроустановки с указанием всех основных размеров оборудования, формы и размеры электродов заземляющего устройства, удельное сопротивление грунта, характеристика климатической зоны, данные об естественных заземлителях, расчетный ток замыкания на землю, расчетные значения допустимых напряжений прикосновения и шага, и время действия защиты, если расчет производится по напряжениям прикосновения и шага.

2.           Определяют требуемое сопротивление растеканию заземляющего устройства R_з по таблице 1

 

 

 

 

Таблица1.

Сопротивления защитных заземлителей
в электрических установках

3.           Определяют путем замера или расчетом возможное сопротивление растеканию естественных заземлителей R_Е.

Если R_Е < R_Е, то устройство искусственного заземления не требуется. Если RЕ > RЗ, то необходимо устройство искусственного заземления. Сопротивление, Ом, растекания искусственного заземления R_И = R_З R_Е / (R_Е – R_З). Далее расчет ведется по R_И.

4.           Определяют удельное сопротивление грунта из справочников. При производстве расчетов эти значения должны умножаться на коэффициент сезонности К_С, зависящий от климатических зон и вида заземлителей. Расчетное удельное сопротивление грунта для стержневых заземлителей (вертикальных заземлителей _РАСЧ. В = К_С; для протяженного заземлителя _РАСЧ. П = К’_С).

5.           Определяют сопротивление, Ом, растеканию одного вертикального заземлителя – стержневого круглого сечения (трубчатый или уголковый) в земле (рис. 13.1.)

Рис. 10 Расположение вертикального заземлителя в земле

 

.

При этом l >> d; to >> 0,5 м; для уголка с шириной полки b получают d = 0,95b. Все размеры даны в метрах, а удельное сопротивление грунта в Ом x м.

6.           Установив характер расположения заземлителей в ряд или контуром, определяют число вертикальных заземлителей n_в = R_Е/(_ЕR_И), где _Е - коэффициент использования вертикальных заземлителей, зависящий от количества заземлителей и расстояния между ними.

7.           На площади установки заземлителей размещают вертикальные заземлители nв и определяют длину соединительной полосы lп = 1,1 n_в * а, где а - расстояние между вертикальными заземлителями (обычно отношение расстояния между вертикальными заземлителями к их длине принимают равным а / l = 1; 2; 3).

Расчет на этом можно закончить и не определять сопротивление соединительной полосы, поскольку длина ее относительно невелика (в этом случае фактическая величина сопротивления заземляющего устройства будет несколько завышена).

7. Зануление

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник - проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.

Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; автоматы с комбинированными расцепителями.

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключается, если ток однофазного короткого замыкания IЗ удовлетворяет условию I_З   к * I_Н, где I_Н – номинальный ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания автоматического выключателя, А; к - коэффициент кратности тока.

Для автоматов к = 1,25 – 1,4. Для предохранителей к = 3.

Проводимость нулевого защитного проводника должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, кожухи шинопроводов, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий, подкрановые пути и т.д.

При обрыве нулевого провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва, при отсутствии повторного заземления, напряжение между корпусами и землей будет ровно фазному напряжению.

При наличии повторного заземления напряжение на корпусах за местом обрыва снизится до значения

U_З = I_З * R_П = U_Ф * R_П / (R_З + R_П),

где R_з – сопротивление заземления нейтрали,

R_п – сопротивление повторного заземления. Зануление рассчитывается на отключающую способность; на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю (расчет заземления ейтрали); на безопасность прикосновению к корпусу при замыкании фазы на корпус (расчет повторного заземления нулевого защитного проводника).

Расчет на отключающую способность проводится для наиболее удаленных в электрическом смысле точек сети

I_З = U_Ф/(Z_ТР/3 + Z_П),

где U_Ф – фазное напряжение сети, В;

Z_ТР/3 – сопротивление фазы трансформатора, Ом;

Z_П – полное сопротивление петли фаза - нуль линии до наиболее удаленной точки сети, для трансформаторов мощностью более 630 кВА сопротивление фазы трансформатора можно принять равным нулю.

,

где R_Ф, R_О - активные сопротивления фазного и нулевого защитного проводника;

X_Ф, X_О - индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводника;

X_П - сопротивление взаимоиндукции петли фаза - нуль.

Индуктивные сопротивления медных и алюминиевых проводников малы, и ими можно пренебречь.

Расчет зануления на безопасность прикосновения к корпусу при замыкании фазы на землю или корпус сводится к расчету заземления нейтральной точки трансформатора и повторных заземлителей нулевого защитного проводника. Согласно ПУЭ сопротивление заземления нейтрали должно быть не более: 8 Ом при 220/127 В; 4 ОМ при 380/220 В; 2 Ом при 660/280 В.

Сопротивление повторных заземлителей должно быть не более: 20 Ом при 220/127 В; 10 Ом при 380/220 В; 5 Ом при 660/280 В.

Методика расчета количества вертикальных и горизонтальных заземлителей нейтрали и повторных заземлителей аналогична методике расчета заземления. Согласно ПУЭ повторные заземлители выполняются на концах воздушных линий и их ответвлений, а также на вводах в здания, установки которых подлежат занулению.

8. Защитное отключение

Защитное отключение – это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется тогда, когда трудно выполнить заземление или зануление, а также в дополнение к нему в некоторых случаях.

В зависимости от того, что является входной величиной, на изменение которой реагирует защитное отключение , выделяют схемы защитного отключения: на напряжение корпуса относительно земли; на ток замыкания на землю; на напряжение или ток нулевой последовательности; на напряжение фазы относительно земли; на постоянный и переменный оперативные токи; комбинированные.

Одна из схем защитного отключения на напряжение корпуса относительно земли приведена на рис. 11.

Рис. 11 Схема защитного отключения на напряжение корпуса относительно земли

 Основным элементом схемы является защитное реле Р_З. При замыкании на корпус одной фазы корпус окажется под напряжением выше допустимого, сердечник реле Р_З втягивается и замыкает цепь питания катушки автоматического выключателя АВ, в результате чего электроустановка отключается.

Достоинством схемы является простота. Недостатки: необходимость иметь вспомогательное заземление R_В;  неселективность отключения в случае присоединения нескольких корпусов к одному заземлению; непостоянство уставки при изменениях сопротивления R_В. Устройства защитного отключения, реагирующие на ток нулевой последовательности, применяют для любых напряжений как с заземленной, так и с изолированной нейтралью.

Принцип действия УЗО как защитного выключателя, реагирующего на ток утечки, поясняется схемой (рис. 12).

Рис. 12.  Схема электроустановки с УЗО

 До тех пор пока утечка отсутствует, т.е. нет пробоя или повреждения изоляции электроприемника или нет прямого прикосновения человека к токоведущим частям, токи в прямом (1) и обратном (2) проводниках нагрузки (3) равны и наводят в магнитном сердечнике (4) трансформатора тока УЗО равные, но встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂, в результате чего ток во вторичной обмотке (5) равен нулю и не вызывает срабатывание чувствительного элемента - магнитоэлектрической защелки (6). При возникновении утечки, например, прикосновение человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается (I₁=I₂+I_ут, Ф₁ Ф₂), во вторичной обмотке появляется ток небаланса I, который вызывает срабатывание защелки (6), воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя (7) и контактную систему (8). Электромеханическая система УЗО рассчитывается на срабатывание при определенных значениях - “уставках” тока утечки. Наиболее широко применяются УЗО с уставками 10, 30 и 100 мА.

Устройства, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, применяются в трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и малой протяженностью. Устройства защитного отключения, реагирующие на ток замыкания, применяются для установок, корпуса которых изолированы от “земли” (ручной электроинструмент, передвижные установки и т.д.).

9. Организация безопасной эксплуатации электроустановок

К обслуживанию действующих электроустановок допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр при приеме на работу. Повторные медицинские осмотры персонала проводятся не реже 1 раза в 2 года. Обслуживающий электротехнический персонал должен изучать действующие Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ), а также знать приемы освобождения пострадавшего от действия электрического тока и оказания доврачебной помощи. Ежегодно электротехнический персонал подвергается проверке знаний Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. При положительном результате проверки знаний работникам электрохозяйств выдается удостоверение на право работы на электроустановках с присвоением квалификационной группы по технике безопасности II¸V.

Организация эксплуатации электроустановок предусматривает ведение необходимой технической документации.

В документацию входят:

·                эксплуатационный или оперативный журнал, в котором отмечаются прием и сдача смены, распоряжения начальника цеха об изменении режимов работы и т. д.;

·                журнал для записи обнаруженных неисправностей, требующих устранения;

·                журнал или ведомость показаний контрольно-измерительных приборов, а также журнал контроля за наличием, состоянием и учетом защитных средств;

·                журнал производства работ и бланки нарядов на производство ремонтных и наладочных работ в электроустановках напряжением выше 1000 В.

Прием и сдачу дежурным электротехническим персоналом, обход и осмотр электрооборудования следует производить согласно требованиям ПТБ.

Дежурный электромонтер несет ответственность за правильное обслуживание, безаварийную работу и безопасную эксплуатацию электроустановок. В целом по предприятию ответственность несут главный энергетик, начальник электроцеха, а на отдельных участках – старшие электрики, мастера. Все работы производят при обязательном соблюдении следующих условий:

·                на работу должно быть выдано разрешение уполномоченным на это лицом (наряд, устное, письменное или телефонное распоряжение);

·                работу должны производить, как правило, не меньше чем два лица;

·                должны быть выполнены организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность персонала.

Организационные мероприятия. Организационными мероприятиями, обеспечивающими производство работ в электроустановках, являются оформление работы нарядом или распоряжением; оформление доступа к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе и переходов на другое место работы; оформление окончания работ. Наряд есть письменное распоряжение на работу в электроустановках, определяющее место, время начала и окончания работы, условия ее безопасного проведения, состав бригады и лиц, ответственных за безопасность работ, выдающие наряд или распоряжение; ответственного руководителя работ; лицо оперативного персонала – допускающий к работе; производителя работ или наблюдающего; рабочие, входящие в состав бригады.

 

Электрозащитные средства по принципу действия:

• изолирующие (диэлектрические перчатки)

• ограждающие (щиты, ширмы, изолир колпаки, переносные заземления, знаки и плакаты безопасности)

• вспомогательные (защитные очки, противогазы, канаты, страхующие пояса).

Технические мероприятия. К техническим мероприятиям относятся: отключение ремонтируемого электрооборудования и принятие мер против ошибочного его включения или самоотключения; вывешивание на рукоятках выключателей запрещающих плакатов “Не включать - работают люди”, ”Не включать - работа на линии” и т. п.; проверка наличия напряжения на отключенной электроустановке и присоединения переносного заземления; ограждение рабочего места и вывешивание плакатов “Работать здесь”, “Стой ‑ высокое напряжение”.

 

Электрооборудование как источник пожара

Принципы горения вещества

Процессы горения обычно формируются под действием химических реакций окисления, то есть соединения вещества с кислородом воздуха.

Горение - это быстрое окисление, при котором выделяется энергия в виде тепла и света. Таким образом, для формирования классического процесса самостоятельного горения при снятом рабочем напряжении необходимы два условия: наличие горючего вещества и наличие окислителя (например, кислорода воздуха).

Но этого недостаточно. Необходимо наличие так называемого треугольника горения, две стороны которого образованы указанными двумя условиями, а третья сторона (третье условие формирования процесса горения) - нагрев вещества до температуры самовоспламенения

     Дело в том, что любое вещество может гореть только в газообразном состоянии, когда его молекулы окружены молекулами кислорода воздуха.

В твердых веществах только отдельные молекулы свободны (за счет испарения), основная часть молекул связана. Поэтому до того, как твердое вещество начнет гореть, оно должно перейти в газообразное состояние. Этот

процесс называется пиролизом и представляет собой химическое разложение вещества под воздействием тепла. Процесс самостоятельного горения формируется только в том случае, когда пары вещества смешиваются с воздухом в достаточном количестве и при этом подогреваются до температуры самовоспламенения (таблица 3.1).

                                                            Таблица 3.1

Температура самовоспламенения электротехнических материалов.

          

  Материал                  Температура самовоспламенения, 0С

  Полиэтилен                                    390 - 422

  Полистирол                                   371 - 496

  Поливинилхлорид                         454 - 495

  Фторопласт                                      600

   Бумага                                             230

    Гетинакс                                        480

    Текстолит                                      500

  Каучук натуральный                       375

      Резина                                           350

     Трансформаторное масло                   270

 

     Теплота, необходимая для нагрева до температуры самовоспламенения, сообщается веществу от источника зажигания (пламя от постороннего источника, электрический разряд, тепло от нагретых токоведущих частей, искры удара или трения, тепло механической работы или химической реакции и пр.).

     Дуговые замыкания, происходящие в электрооборудовании под рабочим напряжением, не требуют присутствия окислителя.

 

           Электрооборудование – пожароопасный фактор

Электрооборудование как инициатор воспламенения должно рассматриваться с двух точек зрения. Во-первых, горение может происходить

внутри электротехнических изделий, замыкаться в них, не распространяясь в окружающее пространство. Во-вторых, горение может распространяться на окружающие предметы, оборудование и конструктивные элементы объекта. В первом случае материальный ущерб ограничивается стоимостью ремонта или замены вышедшего из строя изделия либо его вообще может не быть (например, в случае выгорания угольной пыли, скопившейся в корпусе электрической машины). Во втором случае электрооборудование играет роль источника воспламенения. Здесь материальный ущерб может быть большим, вплоть до гибели людей и разрушения объекта.

      К основным факторам, приводящим к возгоранию электротехнических изделий (или окружающего оборудования) при отсутствии взрывоопасной среды, относятся появление открытого огня, то есть неуправляемой электрической дуги (обозначим этот фактор индексом А), или чрезмерный нагрев электрическим током отдельных деталей (обозначим его индексом Б). Дуга чаще всего является следствием различного рода замыканий вследствие повреждения электрической изоляции, а перегрев током возникает    при    механических     повреждениях     или    при    неудовлетворительном состоянии контактов.

      Дуга воспламеняет горючие изоляционные материалы; она может разрушить металлический корпус электротехнического изделия, и после этого создается возможность распространения огня на окружающие предметы. Перегрев током нагрузки обычно приводит к тепловому пробою электрической изоляции и последующему формированию электрической дуги с соответствующими последствиями.

Поскольку электрооборудование проходит комплекс испытаний на

заводах-поставщиках, то есть оно в нормальных условиях эксплуатации гарантированно не может быть источником воспламенения, возможность возникновения указанных выше возбудителей пожара следует связывать с конкретными неисправностями, которые могут возникнуть в процессе монтажа и эксплуатации.

      Основные виды неисправностей, вызывающих перегрев токоведущих частей или приводящих к дуговому замыканию:

      1. Ухудшение качественного состояния электрической изоляции

(способствует появлению фактора А) из-за поверхностного увлажнения, поверхностного загрязнения или объемного увлажнения.

      2. Механическое ослабление контактных соединений (способствует появлению фактора Б) из-за дефектов монтажа, вибрации,коррозии, различной температурной деформации деталей соединения. Причиной ослабления контактных связей также могут быть динамические усилия, возникающие в соединении при коротких замыканиях, циклическое изменение размеров деталей вследствие периодического их нагрева и охлаждения при включении и отключении нагрузки, изменение (уменьшение) толщины изоляционной панели в процессе теплового старения и т.д.

      3. Механические повреждения в электроприводе и аппаратуре защиты (способствуют появлению фактора Б): выход из строя подшипников,

неисправности и перегрузки приводного механизма, работа асинхронных двигателей на двух фазах и пр.

      Около 70% пожароопасных ситуаций при повреждениях электро-

оборудования возникают в режимах однофазного замыкания на землю.

Защита от пожароопасных ситуаций — контроль изоляции, грамотное техническое обслуживание электрооборудования и приводных механизмов.

Независимо от назначения аппаратов и других их особенностей существует ряд общих требований к ним, основными из которых являются

следующие.

       1. Аппарат в соответствии с его назначением должен выполнять

предписанные ему функции четко при номинальных условиях, а также и при некоторых реально возможных отклонениях от этих условий (колебаниях температуры, давленая, влажности, состава среды, наличии сторонних магнитных и электрических полей и т. д.).

       2. Не должно быть недопустимого перегрева аппарата в целом и его отдельных узлов и элементов, а также мест присоединения к шинопроводам и другим частям электроустановок, причем это требование должно быть удовлетворено в течение заданного срока (полного срока службы или срока межпрофилактического осмотра и ремонта).

       3. Потребляемая собственно аппаратом при его ункционировании

мощность (например, мощность, потребляемая приводом) и рассеиваемая в аппарате мощность должны быть минимальными.

       4. При возможных отклонениях параметров цепи и других ненормальных, но допустимых режимах (превышении тока, напряжения) аппарат не должен терять своих функциональных свойств и, если это предусмотрено должен быть пригодным к выполнению своих функций и после устранения этих отклонений (что может быть возложено на сам аппарат или на другое устройство).

       5. Аппарат не должен быть причиной аварийных ситуаций, в результате, например, внутреннего КЗ, перегрева, возникновения дуги и т. д.

       6. Аппарат должен быть безопасным в эксплуатации (пожаробезопасным, взрывобезопасным, безопасным от поражения током и т. д.), должен иметь при необходимости блокирующие устройства и сигнализацию при нарушениях нормального состояния.

       7. Аппарат должен быть прост в обслуживании, не должен требовать высокой квалификации обслуживающего персонала, должен допускать при необходимости легкий доступ к тем или другим его частям (требующим контроля, наблюдения, профилактики и замены). Аппарат не должен требовать больших усилий для ручного управления.

       8. Аппарат должен быть прост и удобен для монтажа и демонтажа, не должен требовать для этого специальных устройств и приспособлений, приложения больших усилий.

9. Надежность работы аппарата должна быть обеспечена на заданном уровне, т. е. аппарат должен функционировать исправно в течение определенного времени с заданной вероятностью при тех или иных известных условиях эксплуатации.

      10. Стоимость, материалоемкость, масса и габаритные размеры аппаратов должны быть по возможности минимальными.

      11. Должны быть обеспечены равнопрочность и одинаковая износостойкость элементов конструкции аппарата, не подлежащих замене в процессе эксплуатации.

      12. Аппарат не должен создавать недопустимых помех (электромагнитных, вибрационных, ударных и т. д.) для других элементов и приборов

системы, в которую он встроен.

      13. При функционировании аппарат не должен оказывать недопустимо вредного влияния на окружающую среду (образование вредных химических газов, аэрозолей и т. д.) и в этой связи не должен затруднять работу обслуживающего и другого персонала.

      14. Аппарат своим присутствием в системе электроснабжения не

должен влиять на качество электроэнергии (форму тока, cosϕ и т. д.).

      15. Аппарат, предназначенный для открытой установки, должен

быть эстетичным и должен гармонировать с общим интерьером комплекса электрооборудования, но не в ущерб функциональным свойствам и другим показателям качества.

      Помимо этих общих требований существует и ряд других специальных, вытекающих из специфических условий эксплуатации аппаратов, с которыми может быть связано появление дополнительных дестабилизирующих факторов.

Сравнительный анализ сетей при различных режимах нейтрали

      Для сравнительного анализа сетей рассмотрим различные аспекты их работы в разных режимах электроснабжения электроустановки потребителя, имеющей защитное заземление сопротивлением менее 4 Ом и вводное устройство, оснащенное токовыми защитами в фазных проводниках:

      1. Неполнофазный режим в других гальванически связанных электроустановках:

      а) протекает блуждающий ток по нулевым жилам кабелей;

      б) фактически используется земля в качестве нулевого проводника.

      2. Однофазное КЗ на N-проводники электроустановки:

      а) протекает часть аварийного сверхтока по РЕ-проводникам;

      б) срабатывает максимально-токовая защита в фазных проводниках.

      3. Однофазное КЗ на корпуса оборудования:

      а) ток однофазного КЗ меньше, чем при КЗ на N-проводники;

      б) срабатывает обычная токовая защита в фазных проводниках.

      4. Обрыв N-проводника питающей линии:

      а) возможно продолжение работы в режиме, близком к нормальному;

      б) происходит повреждение оборудования до отключения питаю-

      щей его линии токовыми защитами;

      в) необходим немедленный аварийный останов.

      5. Обрыв РЕ-проводника:

      а)   возможно продолжение работы в режиме, близком к нормальному;

      б) возникает скрытая опасность для персонала, необходим немедленный аварийный останов.

      6. Обрыв N-проводника питающей линии и однофазное КЗ на корпус:

      а)    появляется опасность для персонала других потребителей при

возникновении большого напряжения прикосновения на корпусах оборудования;

      б) возникает несимметрия фазных напряжений у других потребителей;

      в) не срабатывают токовые защиты в фазных проводниках;

      г) блуждающий ток перетекает в проводники других потребителей;

      д) возникает режим, предусмотренный расчетами.

      7. Обрыв РЕ-проводника питающей линии и однофазное КЗ на корпус:

      а) появляется опасность для персонала других потребителей при возникновении большого напряжения прикосновения на корпусах оборудования;

      б) не срабатывают токовые защиты в фазных проводниках;

      в) аварийный ток перетекает в проводники других потребителей;

      г) возникает режим, предусмотренный расчетами.

      Результаты анализа сетей до 1 кВ при различных режимах нейтрали приведены в таблице 4.5. Кроме того, делаются следующие выводы:

      I. Целесообразна установка защит для контроля фазного напряжения:

      а) по условиям электробезопасности;

      б) по условиям работы оборудования.

      II. Возможно появление большого значения индуцированного (наведенного) напряжения на корпусах оборудования при грозе и вблизи электрифицированных железных дорог.

      III. Необходима установка защит для контроля целостности РЕ-

проводников защитных заземлений.

      IV. Обязательно сопоставление значений сопротивлений источника питания и потребителя.

      V. Требуются прокладка дополнительных кабелей и проводников и увеличение расхода цветных металлов при переходе на другой тип сети.

      VI. Необходима обязательная установка на вводных устройствах коммутационных аппаратов для немедленного аварийного останова при обрыве N- и РЕ-проводников.

      VII. Увеличивается объем регламентных работ и контроля параметров сети по сравнению с сетью TN-C.

VIII. Возможна совместная работа на одной подстанции сети TN-C с

сетями других типов.

Защита от воздействия электромагнитного поля промышленной частоты в электроустановках сверхвысокого напряжения

 

     Влияние поля на здоровье людей. В процессе эксплуатации электроэнергетических установок — открытых распределительных устройств

(ОРУ) и воздушных линий (ВЛ) электропередачи напряжением выше 330кВ было отмечено ухудшение состояния здоровья персонала, обслуживающего указанные установки. Субъективно это выражалось в ухудшении самочувствия работающих, которые жаловались на повышенную утомляемость, вялость; головные боли, плохой сон, боли в сердце и т. п.

      Специальные наблюдения и исследования, подтвердили обоснованность этих жалоб и установили, что фактором, влияющим на здоровье обслуживающего персонала, является электромагнитное поле, возникающее в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок.

      В электроустановках напряжением 330 кВ и меньше также возникают электромагнитные поля, но менее интенсивные и, как показал длительный опыт эксплуатации таких установок, не оказывающие отрицательного влияния на биологические объекты.

      Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и периферической крови.

При, этом наблюдаются повышенная утомляемость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, сопровождающихся сердцебиением и аритмией и т. п.

       Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический

объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле.

      Электромагнитное поле можно рассматривать состоящим из двух

полей: электрического и магнитного. Можно также считать, что в электроустановках электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное — при прохождении тока по этим частям.

      При малых частотах, в том числе при 50 Гц, электрическое и магнитное поля практически не связаны между собой, поэтому их допустимо

рассматривать отдельно друг от друга и также раздельно рассматривать влияние, оказываемое ими на биологический объект.

      Выполненные для действительных условий расчеты показали, что в любой точке электромагнитного поля, возникающего в электроустановках

промышленной частоты, поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля. Вместе с тем измерениями в реальных условиях было установлено, что напряженность магнитного поля в рабочих зонах ОРУ и ВЛ напряжением до 750 кВ включительно не превышает 20—25 А/м, в то время

как вредное действие магнитного поля на биологический объект проявляется при напряженности 150— 200 А/м.

      На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие на организм человека электромагнитного поля в электроустановках промышленной частоты обусловлено электрическим полем; магнитное же

поле оказывает незначительное биологическое действие и в практических условиях им можно пренебречь.

      Электрическое поле электроустановок промышленной частоты

можно рассматривать в каждый данный момент как электростатическое поле, т. е. применять к нему законы электростатики. Это поле создается по крайней мере между двумя электродами (телами), несущими заряды разных знаков и на которых начинаются и оканчиваются силовые линии.

      Поле электроустановок является неравномерным, т. е. напряженность его изменяется вдоль силовых линий. Вместе с тем оно обычно несимметричное, поскольку возникает между электродами различной формы, например между токоведущей частью и землей или металлической

заземленной конструкцией.

      Поле воздушной линии электропередачи является, кроме того, плоскопараллельным, т. е. форма его одинакова в параллельных плоскостях,

называемых плоскостями поля. В данном случае плоскости поля перпендикулярны оси линии.

      Механизм биологического действия электрического поля на организм человека изучен недостаточно.

      Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной

системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект—прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга. Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно-чувствительны к воздействию электрического поля.

      Предполагается также, что основным материальным фактором, вызывающим указанные изменения в организме, является индуцируемый в

теле ток и в значительно меньшей мере — само электрическое поле.

      Наряду с биологическим действием, электрическое поле обусловливает возникновение разрядов между человеком и металлическим

предметом, имеющим иной, чем человек, потенциал.

      Если человек стоит непосредственно на земле или на токопроводящем заземленном основании, то потенциал его тела практически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказывается под некоторым потенциалом, достигающим иногда нескольких киловольт.

      Очевидно, что прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно как и прикосновение человека, имеющего контакт с землей, к металлическому предмету, изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землю разрядного тока, который может вызывать болезненные ощущения,

особенно в первый момент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом.

      В случае прикосновения к изолированному от земли металлическому предмету большой протяженности (трубопровод, проволочная ограда на деревянных стойках и т. п.) или большого размера (крыша деревянного здания и пр.) ток через человека может достигать значений, опасных для жизни.

 

                 Напряженность электрического поля

 

     В различных точках пространства вблизи электроустановок промышленной частоты напряженность электрического поля имеет разные

значения. Она зависит от ряда факторов: номинального напряжения электроустановки; расстояния между точкой, в которой определяется напряженность поля и токоведущими частями;     высоты размещения над землей токоведущих частей и интересующей нас точки и т. п.

     Напряженность может быть измерена с помощью специальных приборов, а в некоторых случаях, например вблизи воздушных линий электропередачи, определена расчетом.

 

               Ток, проходящий через человека в землю

       Через тело человека, находящегося вблизи действующих электроустановок переменного тока, т. е. в области создаваемого ими электрического поля, постоянно проходит в землю ток. При этом если человек не изолирован от земли, т. е. стоит в токопроводящей обуви непосредственно на земле или проводящем основании, соединенном с нею, ток будет стекать в землю через площадь соприкосновения человека с землей. Если же человек изолирован от земли [стоит на сухой доске, имеет на ногах изолирующую (резиновую) обувь, поднимается по деревянной опоре ВЛ и т.п.], ток в землю будет стекать через емкостную связь между телом человека и землей.

       В обоих случаях значение тока практически одинаково, при условии что человек находится на одном и том же месте и не слишком высоко над землей.

       Значение тока, проходящего через человека, зависит от номинального напряжения электроустановки, места нахождения человека относительно токоведущих частей и земли и ряда других факторов.

       Токи, стекающие в землю через человека, имеющего хороший контакт с землей или с заземленным предметом, имеют разные значения в одной и той же установке. Это подтверждается данными табл. 9-1, в которой приведены значения токов через человека, измеренных в разных местах ОРУ 500 кВ.

      Максимальное значение этого тока в ОРУ 500 кВ составляет 25.0, а среднее 130 мкА; в ОРУ 750 кВ максимальный ток достигает 350 мкА, а среднее значение 180 мкА.

      При подъеме на опору линии электропередачи ток через человека также меняется в широких пределах. Например, когда человек стоит на земле у опоры линии 500 кВ, через него протекает ток в несколько микроампер; по мере подъема человека по опоре, т. е. по мере приближения к проводу, ток нарастает, и когда человек находится на опоре на уровне провода или на траверсе непосредственно над крайним проводом, ток через него достигает 500—600 мкА.

      Вблизи опоры ток мал потому, что сказывается экранирующее действие заземленной опоры. Если же человек стоит под проводом вдали от

опоры, например в середине пролета, то значение протекающего через

него тока достигает на линии 500 кВ 100—150 мкА.

 

                      Гигиенические нормативы

      Степень отрицательного воздействия электрического поля промышленной частоты на организм человека можно оценить по количеству поглощаемой телом человека энергии электрического поля, по току, проходящему через человека в землю, и, наконец, по напряженности, поля в

месте, где находится человек. Все эти величины связаны между собой

простыми математическими зависимостями, поэтому безразлично, какую из них принять для указанной цели и нормировать по условиям

безопасности для человека. Однако с точки зрения привычных

представлений о физической сущности явлений, возникающих в теле

человека как в проводнике, находящемся в электрическом поле,

целесообразно при исследовании воздействия электрического поля на

организм, а также при соответствующих расчетах использовать

электрический ток, проходящий через человека. Но как критерий

безопасности для человека, находящегося в электрическом поле

промышленной частоты, более удобной величиной является напряженность поля в месте нахождения человека, поскольку в производственных условиях напряженность поля значительно проще измерить, чем ток, проходящий через человека, и энергию, длительно проходящего через человека

      Допустимое значение тока, поглощаемую телом.

и обусловленного воздействием электрического поля, как показали исследования и опыт работы в электроустановках, составляет примерно 50— 60мкА, что соответствует напряженности электрического поля на высоте роста человека примерно 5 кВ/м.

      Установлено также, что если при электрических разрядах, возникающих в момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной, чем человек, потенциал, установившийся ток не превышает 50— 60 мкА, то человек, как правило, не испытывает болевых ощущений.

      Гигиенические нормы времени пребывания человека в электрическом поле электроустановок сверхвысокого напряжения промышленной частоты установлены действующими правилами в зависимости от напряженности поля в зоне нахождения человека, т. е. на рабочем месте.

      Эти нормы обязательны для персонала обслуживающего электроустановки 50 Гц напряжением 400 кВ и выше.

      Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или если требуется большая продолжительность пребывания человека в поле,

чем указано в таблице 7.2, работы должны производиться с применением защитных средств—экранирующих устройств или экранирующих костюмов.

      Определение напряженности электрического поля в электроустановках на рабочих местах производится измерением с помощью специального прибора—измерителя напряженности.

      Измерение напряженности на рабочих местах производится в следующих случаях: при приемке электроустановки в эксплуатацию; при изменении конструкции электроустановки, а также экранирующих устройств, схемы подключения токоведущих элементов и режимов работы установки;

при создании нового рабочего места и, наконец, в порядке текущего санитарного надзора.

      Измерение напряженности должно производиться во всей зоне, где

может находиться человек в процессе выполнения работы. Наибольшее измеренное значение напряженности является определяющим. При размещении рабочего места на земле наибольшая напряженность обычно бывает на высоте роста человека.

      Зона влияния. Пространство, в котором напряженность электрического поля равна 5 кВ/м и больше, принято называть опасной зоной или зоной влияния. Приближенно можно считать, что эта зона лежит в пределах круга с центром в точке расположения ближайшей токоведущей части, находящейся под напряжением, и радиусом К =20 м для электроустановок 400—500 кВ и К =30 м для электроустановок 750 кВ.

 

                       Экранирующий костюм

      Экранирующий костюм является индивидуальным защитным средством от воздействия электрического поля при работах в действующих

электроустановках промышленной частоты сверхвысокого напряжения, а также при работах под напряжением на воздушных линиях электропередачи высокого напряжения.

 

                          Защитный принцип

      Защитные свойства костюма основаны на принципе электростатического экранирования. Как известно, в проводящем теле, внесенном в электростатическое поле, происходит перегруппировка, т. е. кратковременное движение электронов, в результате чего на поверхности тела, а также в очень тонком молекулярном слое этой поверхности возникают заряды, причем на стороне тела, обращенной к внешнему заряду, создавшему поле, возникший заряд имеет знак, противоположный знаку внешнего заряда, а на другой стороне—знак внешнего заряда.

      Поле, создаваемое разделенными зарядами внутри проводящего тела, оказывается равным и противоположным внешнему полю. В результате этого напряженность результирующего поля внутри тела оказывается равной нулю, т. е. поле внутри проводящего тела, независимо от того, сплошное оно или полое, отсутствует. Таким образом, чтобы оградить какое-либо тело от воздействия на него электрического поля, достаточно поместить его в тонкую металлическую оболочку (экран).

      Опытом установлено, что экран может быть не только сплошным,

но и сетчатым; если плетенье сетки не особенно редко, то силовые линии (линии напряженности) электрического поля будут замыкаться на ее про волочках и во внутреннее (огражденное сеткой) пространство не проникнут. Для надежности экранирования и устранения возникшего на экране потенциала экран заземляется.

 

Экранирующие устройства

     Экранирующие устройства (экраны) в зависимости от их конструкции и размеров, а также от места и условий размещения могут служить индивидуальными или коллективными средствами защиты людей от воздействия электрического поля при работах в действующих электроустановках промышленной частоты сверхвысокого напряжения.

 

                         Защитный принцип

      Защитные свойства экранирующих устройств основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета.

      Если в электрическое поле внести заземленный металлический

предмет, произойдет разделение индуктированных на нем зарядов и отекание в землю заряда одного знака (соответствующего знаку заряда про-

водника, создавшему поле). Оставшийся на предмете заряд распределится по всей его поверхности, но крайне неравномерно.

      В результате вблизи внесенного предмета произойдет резкое искажение электрического поля. При этом на стороне предмета, обращенной к индуктирующему проводнику, произойдет значительное возрастание напряженности поля, а на противоположной стороне, как и в пространстве,

которое как бы огораживается или экранируется внесенным предметом, напряженность поля резко ослабится.

      При соответствующих размерах, форме и размещении экранирующего устройства защищенное пространство может иметь незначительную напряженность электрического поля и достаточно большие размеры с тем, чтобы в нем безопасно и удобно могли выполняться работы.

      Здесь уместно подчеркнуть важность заземления экранирующего

устройства. Если это устройство (т. е. внесенный в электрическое поле

металлический предмет) не заземлено, то индуктированные на нем заряды также вызовут искажение поля, но в значительно меньших размерах. При этом оба заряда сосредоточатся на поверхностях противоположных сторон предмета и напряженность электрического поля вокруг него почти не

изменится. Иными словами, в пространстве, которое ограждается незаземленным металлическим предметом, будет существовать практически то же самое, хотя и несколько искаженное, электрическое поле, которое существовало до внесения в него этого предмета. Следовательно, никакого

экранирующего эффекта незаземленный предмет не дает.

      Важно и то, что в отличие от заземленного экрана, потенциал которого практически равен нулю, незаземленный экран может иметь высокий потенциал и тем самым представлять собой известную опасность при касании к нему человека.

Конструкция и размещение

      Экранирующие устройства в зависимости от их назначения и исполнения подразделяются на стационарные и переносные (передвижные).

Они должны обеспечивать снижение напряженности электрического поля в защищаемом пространстве до значения менее 5 кВ/м.

      Стационарные экранирующие устройства (экраны) являются

неотъемлемой частью конструкции электроустановки и предназначены для защиты персонала при эксплуатационных работах (осмотрах оборудования, оперативных переключениях, выполнении обязанностей наблюдающего за производством работ и т. п.), а также при выполнении текущих и капитальных ремонтов выключателей и некоторых других работ.

Они изготовляются из металла в виде плоских щитов — козырьков, на

весов и перегородок.

      Переносные (передвижные) экранирующие устройства, называемые также временными устройствами, предназначены для защиты персонала,    выполняющего      в     течение     длительного   времени

эксплуатационные, ремонтные или монтажные работы на участках

действующей электроустановки, не защищенных стационарными

экранами. Они изготовляются в виде переносных или передвижных

(съемных) козырьков, навесов, перегородок, щитов, палаток и подобных им устройств из тех же материалов, что и стационарные экраны; палатки и навесы могут изготовляться также из специальной металлизированной ткани или обычной ткани, например брезента, покрытой алюминиевой краской.

                         Условия применения

      Установка экранов как временных, так и постоянных должна выполняться с соблюдением следующих допустимых изоляционных расстояний до токоведущих частей.

      При этом стационарные экраны не должны препятствовать проезду машин и механизмов нормальных габаритов.

      Временные перегородки и щиты между действующими и монтируемыми присоединениями следует располагать возможно ближе к защищаемой зоне, благодаря чему усиливается экранирующий эффект и увеличиваются изоляционные расстояния до токоведущих частей, находящихся под напряжением.

      Заземление экранирующих устройств является исключительно

важным для создания защитной зоны, поэтому оно должно выполняться особенно надежно. Каждый экран заземляется присоединением его не менее чем в двух точках к контуру заземления электроустановки или к заземленным металлическим конструкциям. При этом стационарные экраны

присоединяются к заземляющему устройству стальными проводниками с помощью сварки или болтов, а временные— с помощью специальных проводников, для чего на них предусматриваются заземляющие зажимы.

     Сопротивление заземления не должно превышать 100 Ом.

Некоторые особенности производства работ в зоне влияния

            Кроме рассмотренных ранее мер защиты от воздействия электрического поля с помощью экранирующих костюмов и экранирующих устройств при работах в ОРУ сверхвысоких напряжений должны выполняться и другие меры защиты и соблюдаться определенные условия работы, также обусловленные наличием интенсивного электрического поля.

      Так, перед началом работ, даже кратковременных, необходимо заземлять как отключенные, так и вновь монтируемые токоведущие

части, а также другие металлические части оборудования и предметы,

изолированные от земли для того, чтобы исключить воздействие на человека искрового разряда в случае прикосновения его к этим частям и предметам.

      Кроме того, заземление указанных частей и предметов необходимо

и потому, что в этом случае они становятся как бы экранами, значительно уменьшающими интенсивность электрического поля на рабочем месте.

      С этой же целью следует заземлять отключенные токоведущие части ближайших к месту работы аппаратов, даже если работа на них не

предполагается. Заземление осуществляется при помощи заземляющих ножей или временных переносных заземлений.

      Для увеличения степени естественного экранирования рабочих

мест следует при работах в шкафах и ящиках так открывать их дверцы, чтобы они служили защитными экранами для работающих.

      Баки и расширители трансформаторов и шунтирующих реакторов являются естественными экранами, вблизи которых постоянно существует зона с незначительной напряженностью электрического поля.

Поэтому эксплуатационное обслуживание этих аппаратов, не требующее подъема на вводы (отбор пробы масла из баков и вводов; обслуживание системы охлаждения, цепей контрольно-измерительной аппаратуры и приборов; производство мелкого ремонта и т. п.), может производиться без экранирующих средств независимо от продолжительности работы.

      В помещениях ОРУ—на пульте управления, в трансформаторной

башне, компрессорной, мастерской и пр., имеющих заземленную металлическую кровлю или выполненных из железобетона, электрическое поле отсутствует. Поэтому в таких помещениях средств защиты не требуется. Передвижные мастерские, лаборатории и прицепные фургоны по этим же соображениям должны быть металлическими или иметь металлическую крышу. И в том, и в другом случае металл заземляется.

      Машины и механизмы на резиновом ходу—автокраны, тракторы,

автомобили и т. п., работающие в зоне влияния, снабжаются металлической цепью, соединенной с рамой или кузовом. Перед въездом на территорию ОРУ или в зону влияния ВЛ цепь опускается до надежного соприкосновения с землей. При работе таких машин и механизмов в зоне влияния без их перемещения они должны быть заземлены путем соединения кузова или рамы с заземляющим устройством электроустановки специальным проводником.

 

 

 

 

Учебное пособие по курсу Электробезопасность   Методическое пособие обсуждено и рекомендовано к печати на НМС факультета ТТ Протокол №  от                         г.   Составители:   Ст.пр. Абдуллаева С.М. Ст. пр. Амурова Н.Ю. Ст.пр.  Борисова Е.А.   Редакционно-издательский сектор:   Редактор:   Корректор: Абдуллаева С.Х.