Электроопасность.
1. Воздействие электрического тока на организм человека
На современных предприятиях широко используются электрические установки. Большая часть электрооборудования работает при напряжении до 1 кВ, однако в ряде процессов используют высокое напряжение (>1 кВ). Неисправность электрооборудования, нарушение правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок могут привести к поражению персонала электрическим током. Опасность поражения электрическим током разная, так как параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и среда помещений, в которых оно эксплуатируется, очень разнообразны. Большинство несчастных случаев происходит при напряжении 220-380 В.
Электрические установки представляют большую потенциальную опасность, обусловленную тем обстоятельством, что органы чувств человека не могут на расстоянии обнаружить наличие электрического напряжения на оборудовании. Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие: термическое (нагрев тканей), биологическое (возбуждение нервных волокон и др. тканей организма) и электролитическое (разложение крови).
Воздействие электрического тока или электрической дуги приводит к электротравме. Статистика электротравм показывает, что их число невелико и составляет 0,5-1% от общего числа травм на производстве. Однако среди смертельных несчастных случаев на долю электротравм приходится 20-40%. Все поражения электрическим током можно свести к двум видам: местным электротравмам и электрическим ударам.
Местные электротравмы – выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные действием электрического тока или электрической дуги:
электрический ожог – результата теплового воздействия электротока в месте контакта(как правило, I или II степени при U≤1 кВ и III степени при U≥1 кВ);
электрический знак – поражение электрическим током кожи в виде мозоли с углублением;
металлизация кожи – попадание в кожу расплавившегося под действием электрической дуги металла;
электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз под действием ультрафиолетовых лучей электрической дуги (наблюдается у электросварщиков при плохой защите глаз, у операторов электродуговых печей).
электрический удар – очень серьезное поражение организма человека, вызванное возбуждением внутренних тканей тела электрическим током, сопровождающееся судорожным сокращением мышц.
Различают электрические удары четырех степеней:
I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;
II – то же с потерей сознания, но при сохранившемся дыхании и работе сердца;
III – потеря сознания и нарушение работы сердца или дыхания;
IV – клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхание и кровообращения.
По истечении клинической смерти (для здорового человека 4-8 мин) наступает биологическая смерть, характеризующаяся прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур.
2. Причины поражения электрическим током
Основные причины поражения электрическим током:
- случайное соприкосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
- появление напряжения на металлических частях электрооборудования – корпусах, кожухах и т.п. – в результате повреждения изоляции и других причин;
- появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;
- возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.
- касание токоведущих частей через предметы с низким сопротивлением изоляции
Опасность поражения электрическим током создают источники сварочного тока, электрический привод (включая пускорегулирующую аппаратуру), электро-оборудование подъёмно-транспортных устройств, электрифицированный транспорт, высокочастотные и осветительные установки, электрические ручные машины и т.д.
Основные меры защиты от поражения током:
- обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;
- защитное разделение сети;
- устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, двойной изоляцией, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.;
- применение специальных защитных средств – переносных приборов и приспособлений;
- организация безопасной эксплуатации электроустановок;
3. Классификация помещений по опасности поражения людей электрическим током
Классификация осуществляется в зависимости от условий электрической сети. Высокая влажность, едкие пары и газы, токопроводящая пыль разрушают изоляцию и резко снижают ее электрическое сопротивление. Сопротивление тела человека также уменьшается в условиях повышенной температуры и влажности, опасность поражения возрастает при выполнении работ на токопроводящем основании, вблизи заземленных металлических частей и т.д.
Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по опасности поражения электрическим током помещения классифицируются на три категории:
1) помещение без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;
2) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих факторов:
- токопроводящие полы (железобетонные, земляные, кирпичные и т.п.);
- сырость или токопроводящая пыль (при относительной влажности воздуха, превышающей 75%);
- возможность одновременного прикосновения к металлическим частям электроустановок и заземленным конструкциям, например трубам канализации или даже к корпусу другой заземленной электроустановки;
3) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:
- особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100%);
- химически активная среда (агрессивные пары, газы, жидкости и др.);
- одновременное наличие двух или более условий повышенной опасности.
В соответствии с категорией помещения производится выбор соответствующего оборудования по величине напряжения, степени защиты от влаги пыли и высокой температуры.
По признакам повышенной и особой опасности классифицируются и условия работ: с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности.
4. Основные факторы, влияющие на исход воздействия тока
Степень поражения организма человека зависит от ряда факторов, главным образом от силы тока и длительности его прохождения через тело, а также от рода и частоты тока, состояния организма и условий внешней среды. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение влияют на исход поражения, поскольку они определяют значение силы тока, проходящего через тело человека.
Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и внутренних тканей.
Наружный слой кожи – эпидермис обладает значительно большим сопротивлением по сравнению с остальными органами и тканями человека. Сопротивление сухой чистой и неповрежденной кожи человека достигает 100 кОм и более. Если кожа в месте контакта влажная или верхний ее слой поврежден, то сопротивление организма резко снижается – до 0,8-1,0 кОм.
Сопротивление наружного слоя кожи состоит из двух параллельно включенных сопротивлений: активного Rн и емкостного Xc=1/(6,28fCн), обусловленного тем, что в месте контакта токоведущей части и тела человека образуется конденсатор емкостью CН. Внутреннее сопротивление RB тела считается чисто активным и составляет 500-700 Ом. Полное сопротивление тела человека:
Zч2 = 4RH(RH+RB)/[1+(6,28fCHRH)2]+RB2] (1)
В расчетах при переменном токе промышленной частоты учитывают лишь активное сопротивление тела человека RЧ, принимая его равным 1 кОм. В действительности RЧ переменно и зависит от множества факторов.
При повышении напряжения, приложенного к телу человека, уменьшается электрическое сопротивление тела, что объясняется пробоем наружного слоя кожи. Увеличение частоты тока приводит к уменьшению полного электрического сопротивления, что следует из (1). При частоте тока f=10…20 кГц наружный слой кожи утрачивает способность сопротивляться его действию и ZЧ становится равным RB.
Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, обуславливающим исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее его действие. Установлены три критерия, характеризующие действие электрического тока на человека. Характеристики этих критериев при протекании тока по пути «рука-рука» или «рука-нога» приведены в табл. 1.
С увеличением длительности протекания тока через тело человека возрастает вероятность тяжелого или смертельного исхода: резко падает сопротивление кожи, более вероятно поражение сердца, накапливаются другие отрицательные последствия. Предельно допустимый ток (f=50 Гц), согласно ГОСТ 12.1.038-82, при 0,1 – с воздействии составляет 500 мА, а при 1 – с воздействии – 50 мА.
Род и частота тока, проходящего через человека, оказывают большое влияние на исход поражения. Постоянный ток в 4-5 раз безопаснее переменного частотой 50 Гц той же величины (см. табл. 1).
Таблица 1.
Критерии воздействия электрического тока