Лекции для студентов

Лекция по БЖД на производстве

Раздел 3 Обеспечение безопасности технических систем и технологических процессов

 

3.1. Электробезопасность.

 

Электротравма — травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Виды электротравм:

1) связанная с нарушением нормальной работы электрооборудования, при котором через тело человека протёк электроток;

2) связанная с нарушением нормальной работы электрооборудования, при котором человек оказался в электромагнитном поле большой напряжённости;

3) связанная с нарушением нормальной работы электрооборудования, при котором человек получил ожоги, ослепление дугой, механические травмы;

4) возникшая под воздействием электростатического напряжения.

Действие электрического тока на организм: термическое — ожоги, электролитическое — разложение крови под действием электротока, физиологическое — судорожное сокращение мышц.

Виды местных электротравм: электрический ожог, электрический знак (пятна серо-бурого цвета), металлизация кожи (попадание частиц металла в кожу при горении дуги), механические повреждения, электрофтальмия (воспаление наружной оболочки глаза).

Пороговые значения тока представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Пороговые значения тока

Действие электрического тока	Переменный ток f=50 Гц, U≈220 В, =2 с	Постоянный ток
Пороговый ощутимый уровень, мА	0.61.5	5 — 7
Пороговый неотпускающий, мА	1015	50 — 70
Фибриляционный, мА	50	–
Смертельный, мА	100	300

 

Факторы, влияющие на опасность поражения электрическим током:

1) величина напряжения;

2) род тока (до 500 В опаснее переменный ток);

3) частота тока (самый опасный диапазон f = 40…100 Гц);

4) путь тока через тело человека;

5) сопротивление тела человека (расчетное значение 1000 Ом);

6) время действия тока;

7) условия внешней среды (температура, влажность влияют на сопротивление).

Классификация помещений по электроопасности (ПУЭ)

1. Без повышенной опасности. Сухие помещения с нормальной температурой, влажностью и изолирующими полами.

2. С повышенной опасностью.

Характеризуется одним из следующих условий: влажность >75%, t>35⁰C, токопроводящая пыль, токопроводящие полы, возможность одновременного прикосновения человека к корпусам, электрооборудования и заземлённым металлоконструкциям здания.

3. Особо опасные: влажность ~100%. химически агрессивная среда, наличие двух и более условий повышенной опасности.

Рис. 3.1 Напряжение шага: φ₃ – потенциал на заземлителе; R₃-сопротивление заземлителя; I₃ – ток замыкания на землю; a — ширина шага; 20м — зона растекания тока.

φ₃₌ I_3* R₃; ,

где ρ- удельное сопротивление грунта, зависит от вида грунта (песок, глина), влажности;  — потенциал в произвольной точке x;

-напряжение шага,

.

Напряжение прикосновения

На корпус ЭУ2 произошёл пробой.

U_пр -напряжение прикосновения

U_пр=φ_рук-φ_ног;

φ_рук=φ_корп= φ₃;

φ_ног=φ_осн= φ_х;

φ_пр1=φ₃- φ₃=0;

φ_пр3=φ₃- 0= φ₃;

φ_пр2=φ₃- φ_х.

Анализ опасности поражения электрическим током.

Существует вероятность поражения электрическим током в следующих случаях: прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, прикосновение к металлическим корпусам, которые оказались под напряжением в случае пробоя изоляции, шаговое напряжение, ошибочная подача напряжения при ремонтных работах, приближение на недопустимо близкое расстояние к токоведущим частям, наведённое напряжение на воздушных линиях.

Трёхфазная трёхпроводная сеть с изолированной нейтралью

напряжением до 1000В.

Однофазное прикосновение в нормальном режиме (рис. 3.3):

Рис. 3.3 Однофазное прикосновение человека в нормальном режиме

I_h= , Z_из =R_из/(1+j wc R_из)

где I_h — ток через человека; U_ф — фазное напряжение; R_h — сопротивление человека; Z_из — полное сопротивление изоляции.

Двухфазное прикосновение (рис. 3.4):

Рис. 3.4 Двухфазное прикосновение человека

,

где U_л — линейное напряжение.

Однофазное прикосновение в аварийном режиме (рис. 3.5):

Рис. 3.5 Однофазное прикосновение человека в аварийном режиме

,

где r_з — сопротивление замыкания.

Трёхфазная сеть с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В.

Однофазное прикосновение в нормальном режиме (рис. 3.6): 

Рис. 3.6 Однофазное прикосновение

~220 мA,

где r₀ - сопротивление заземления нейтрали (не более 4 Ом для класса напряжений 380/220 В).

Двухфазное прикосновение:

Однофазное прикосновение в аварийном режиме (рис. 3.7):

 

Рис. 3.7 Однофазное прикосновение в аварийном режиме

Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме применяют следующие способы защиты от прямого прикосновения:

1) изоляция;

2) ограждение;

3) установка барьеров;

4) размещение вне зоны досягаемости (110 кВ — расстояние 1 м);

5) применение сверхнизкого напряжения (50 В — переменное, 120 В — постоянное).

Способы защиты от косвенного прикосновения:

1) защитное заземление;

2) автоматическое отключение питания;

3) уравнивание потенциалов (для U прикосновения);

4) выравнивание потенциалов (для U шага);

5) двойная или усиленная изоляция;

6) применение сверхнизких напряжений;

7) защитное электрическое разделение сети (применение разделительных трансформаторов, у которых коэффициент трансформации = 1).

Защитное заземление(рис. 3.8) — преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с землей. Принцип действия: падение напряжения на корпусе до безопасного значения за счет малого сопротивления заземляющего устройства.

Применяется в трехфазных сетях до 1000 В с изолированной нейтралью:

1) при U≥380 В во всех помещениях;

2) при U≥42 В в опасных и в особо-опасных помещениях;

3) во взрывоопасных помещениях при любом напряжении.

Рис. 3.8 Схема защитного заземления

U_корп= I_зR_з , I_з = ,

R_з ≤ 4 Ом; R_{из. = 0,5 М Ом};

U_корп= .

Зануление(рис. 3.9) — преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей с нулевым проводом. Принцип действия: превращение замыкания на корпус в однофазное КЗ, при котором срабатывает защитное устройство. Применяется до 1000В в трехфазных сетях с глухо заземленной нейтралью.

Рис.3.9 Схема зануления: АЗ — аппарат защиты.

У нулевого проводника должно быть повторное заземление — в случае обрыва нулевого провода корпус окажется заземлен.