Основи електробезпеки
Основні поняття
Слово
"Електрику" походить від грецького слова elektron (янтар).
Одне
з визначень електричного струму, це впорядкований рух заряджених
частинок.
Сила
струму (I) визначається кількістю електрики (заряду), яке проходить за
одиницю часу через площу перетину провідника:
I
= Q/t (для постійного струму), (7)
де
q - заряд; t - час.
В
1948 році, на IX Міжнародній конференції з мір та ваг, за одиницю сили
струму прийнятий ампер (А), по імені французького вченого Андре Ампера (1775-1836).
Прийнявши
I = 1 А, а t = 1 с, отримаємо одиницю кількості електрики в 1 кулон (К),
названу на ім'я французького фізика Шарля Кулона (1736-1806).
Електричне
напруга (U) - це різниця потенціалів між двома точками електричної
ланцюги, це робота, яка здійснюється при проходженні по ділянці ланцюга
електричного заряду.
За
одиницю напруги прийнятий 1 вольт (В), що отримала назву на честь італійського
вченого Алессандро Вольта (1745-1827).
Висока
напруга небезпечно, наприклад, високовольтна лінія електропередачі (100 кВ) і
земля створюють умови (різниця потенціалів), де може бути здійснена робота в
100 кДж, що можна порівняти з падінням вантажу в 1000 кг з висоти 10 м.
Опір
(R) - фізична величина провідника, що характеризує протидію
електричного кола проходженню електричного струму:
R
= U/I. (8)
При
U = 1 В і I = 1 А, опір приймається рівним 1 Ом. Одиниця отримала своє
назву на честь німецького фізика Георга Ома (1787-1854).
Робота
електричного струму (А) визначається за формулою:
А
= U * I * t = U * q. (9)
Потужністю
електричного струму (P) називається робота, здійснена за одиницю часу:
P
= A/t = (U * I * t)/t = U * I. (10)
Потужність
прийнято позначати у ВАТ (Вт) на честь англійського винахідника Джеймса
Уатта:
1
Вт = 1 В * 1 А.
Наприклад,
потужність електролампи можлива 100 Вт, електроплити 500 Вт або 1 кВт, потужність
електровоза можлива 4000 кВт і більше.
Дія електричного струму на людину
В
порівнянні з іншими небезпеками, електричний струм відрізняється тим, що людина
не може його виявити заздалегідь за допомогою органів чуття (аналізаторів).
Початок
практичного використання електричного струму пов'язано з відкриттям у 1802 році
російським фізиком В. Петровим (1761-1834) електричної дуги.
Вже
в 1862 році з'явилися перші повідомлення про ураження людини електричним
струмом. В даний час електрострум не тільки добрий помічник людині, а й
причина пожеж, вибухів та інших надзвичайних ситуацій. Щорічно в світі від
електроструму гине приблизно до 25 і більше тисяч чоловік.
Кількість
електротравм на виробництві порівняно невелика (2-3%) від загальної кількості
виробничих травм. Однак з летальним результатом вони становлять 12-15% від
загальної кількості смертельних травм. Статистика показує, що
електротравматизму знаходиться в безпосередній залежності від рівня
організації експлуатації електрогосподарства підприємства.
електротравми
відбуваються з наступних причин:
·
організаційні (порушення вимог правил та інструкцій, недоліки в
навчання персоналу);
·
технічні (погіршення електричної ізоляції, відсутність огороджень,
сигналізації та блокування, дефекти монтажу та ін);
·
психофізіологічні (перевтома, невідповідність психофізіологічних
свідчень даної професії та ін.)
Види
травм, пов'язаних з дією електричної енергії на людину, можуть бути
різні по вазі і залежать від ряду факторів, у тому числі від фізичної
стану живого організму, емоційного та фізичного напруження, роду і
частоти електроструму, шляху протікання електроструму, схеми включення тіла людини
в електромережу. Проходячи через організм людини, електричний струм чинить
термічне, електролітичне та біологічну дії в організмі.
Біологічне
дію струму на тіло людини проявляється роздратуванням і порушенням живих
тканин, що супроводжується мимовільним судорожним скороченням м'язів легенів і
серця. Це відповідні реакції організму, які обумовлені порушенням
біоелектричних процесів, що протікають в організмі людини. Подразнюючу
дію струму на тканини організму може бути прямим або непрямим. Пряме
дія обумовлена проходженням струму безпосередньо через тканини,
що зазнають роздратування. Непряме, або рефлекторний, дія проявляється в
порушення тканин, за якими струм не протікає.
Поразка
людини електрострумом буває двох видів:
1.
У вигляді електротравм, які можуть бути у вигляді місцевого пошкодження тканин
людини, опіків шкіри, механічних пошкоджень, засліпленні електродугою
(електроофтальмія), опіку електродугою (температура більш 3500оС). Можливі
переломи кісток через сильне скорочення м'язів під дією електроструму. У
місцях дії електричного струму залишаються характерні плями на шкірі
жовтого або сірого кольору;
2.
У вигляді електроударов, які виникають при проходженні електроструму через тіло
людини. При цьому змінюється склад крові, можливі розриви м'язів і нервів,
призводять до паралічів. По тяжкості електроудари поділяються на 4 ступені:
а)
1 ступінь - судоми;
б)
2 ступінь - судороги з втратою свідомості;
в)
3 ступінь - втрата свідомості з порушенням серцевої діяльності;
г)
4 ступінь - клінічна смерть (відсутнє дихання і серцева діяльність).
Умовно
безпечними, тобто протягом декількох годин не відчувають і не завдають шкоди
людині, вважаються електроструму:
·
постійні, з силою до 100 мкА;
·
змінні (50 Гц), з силою до 50 мкА.
Поріг
відчутності електроструму прийнятий:
·
для постійного, з силою приблизно 5-7 мА (відчуття тепла);
·
для змінного (50 Гц), з силою приблизно 1 мА (відчуття поколювання).
неминучий
електричний струм, що супроводжується відчуттям болю і що викликає судорожне скорочення
м'язів, виникає:
·
для постійного, при силі 50-80 мА;
·
для змінного (50 Гц), при силі 10-15 мА.
електрострум,
приводить до зупинки серця, називають фібрілляціонним.
Клінічну
смерть викликає постійний електричний струм силою 90-100 мА. Змінний струм силою 100
мА може викликати зупинку серця та параліч дихання при тривалості
впливу більш 3-х секунд. Змінний електричний струм силою більше 300 мА викликає
параліч дихання і серця при тривалості дії більше 0,1 секунди.
Короткочасне
вплив змінного струму з частотою понад 500 кГц не супроводжується
електроударом (не викликає зупинку роботи серця і легенів), але призводить до
електротравма.
Постійна
електрострум частіше викликає опіки і призводить до смертельного результату. Найбільш
небезпечний змінний струм з частотою 20-100 Гц, струм з частотою менше 20 Гц і більше
100 Гц представляє меншу небезпеку.
Загроза
ураження електричним струмом зростає зі збільшенням тривалості його
впливу на людину. Опір тіла людини протіканню електроструму вже
через 30 секунд зменшується приблизно на 25%, а через 90 секунд - на 70%.
Вплив
електроструму залежить від точки дотику, тобто від опору ділянки шкіри.
У середньому розрахунковий опір людини прийнято вважати рівним 1000 Ом, але
мову, наприклад, має опір до 100 Ом, а ороговілі ділянки шкіри можуть
мати 10 і більше кОм. На шкірі людини є дуже чутливі точки --
електрорецептори, що мають опір менше 100 Ом.
Максимальної
чутливістю володіє спинний мозок, що має опір не більше 0,5 Ом.
Вплив
електроструму індивідуально:
1.
Поріг відчуття електроструму у жінок на 30, а у дітей на 50% нижче, ніж у чоловіків;
2.
Для однієї людини електричний струм може бути вже неминучий (судорожне скорочення
м'язів кистей рук), а для іншого тільки слабо відчутним;
3.
Люди з більшою масою тіла і кращою фізичною підготовкою переносять
вплив електроструму легше;
4.
Хворі (особливо з нервовими розладами, шкірними і серцево-судинними
захворюваннями) переносять вплив електроструму важче;
5.
Підвищена чутливість до електроструму відзначається при втомі і в
стані сп'яніння;
6.
Чим більш зосереджений і уважний чоловік у момент впливу електроструму,
тим менше він постраждає, тому що такий стан сприяє упорядкуванню
внутрішніх біологічних полів і, відповідно, зруйнувати їх складніше.
Можливі схеми ураження людини електричним струмом
Поразка
людини електричним струмом залежить від шляху проходження, виду струму (постійний або
змінний), сили і точки дотику (опору).
Дуже
небезпечні, але зустрічаються рідко, наступні схеми включення людини в
електромережу:
1.
Двофазне включення: петля "голова-руки". При цьому електричний струм проходить через
життєво важливі органи людини: головний мозок, серце і легені;
2.
Однофазное включення з глухозаземленою нейтраллю: петля "голова-ноги". У цьому
випадку електричний струм проходить через все тіло людини, вражаючи життєво важливі
органи.
Менш
небезпечні схеми включення, але зустрічаються частіше, наступні:
1.
Однофазное включення: петля "рука-ноги". Статистично до 87% від усіх
електротравм;
2.
Двофазне включення: петля "рука-рука". Електричний струм проходить через грудну
клітку людини. Уражаються серце і легені;
3.
При контакті електричного провідника із землею, при пробої ізоляції на землю в
електричної установки, а також у місцях розташування заземлення або
грозозахисного пристрої, поверхня землі може опинитися під електричним
напругою. Виникає, так зване, кроків напруга для двох точок,
розташованих на різних відстанях від місця дотику провідника і землі.
Виникає петля "нога - нога".
Поразка
людини від електроструму залежить і від зовнішніх умов. Так, наприклад, приміщення
в залежності від електроопасності поділяються на:
1.
Особливо небезпечні:
·
велика вогкість (відносна вологість близько 100%);
·
наявність хімічно активних парів (руйнується електроізоляція);
·
наявність 2-х і більш небезпечних факторів (вогкість, висока температура,
струмопровідний підлогу тощо);
2.
Підвищеної небезпеки:
·
вогкість (відносна вологість більше 75%);
·
висока температура (більше 35 оС);
·
струмопровідний підлогу (земля, метал);
3.
Безпечні - сухі допоміжні приміщення, житлові приміщення.
В
даний час в робочих приміщеннях часто організовується можливість
приготування і прийому їжі, відповідно доцільно враховувати можливість
ураження людини електрострумом в наступних випадках:
·
одночасно торкнутися розетки (або провідника) з несправним корпусом (старої
ізоляцією) і батареї центрального опалення;
·
при спробі набрати води з крана, наприклад, в електрочайник, що входить в мережу
(або помити під краном включений електроприлад).
Забезпечення
безпеки при роботі з електрострумом
Електробезпека
забезпечується дотриманням ряду умов. При цьому необхідно:
1.
Враховувати вимоги нормативної документації.
Так,
наприклад, згідно з ГОСТ 12.1.038-82, при виборі і розрахунку технічних пристроїв
та інших засобів захисту, враховуються три основних параметри: сила струму, що протікає
через тіло людини, напруга дотику і тривалість протікання струму.
Міжгалузеві
правила з охорони праці при експлуатації електроустановок (ПОТ Р М-016-01; РД
153-34.0-03.150-00) регулюють такі питання як, вимоги до персоналу, оформлення
документів, випробування та ін Наприклад:
--
при обслуговуванні електроустановок з напругою понад 1000 В одноосібна робота
дозволена працівнику має 4 групу з електробезпеки, таку ж групу
повинен мати старший по зміні, інші працівники можуть мати 3 групи;
--
при обслуговуванні електроустановок з напругою до 1000 В допускається 3 група
з електробезпеки.
Технічні
вимоги до електроустановок викладені в «Правилах улаштування електроустановок
(ПУЕ) », затверджених наказом Міністерства енергетики Російської Федерації від 8
липня 2002 року № 204.
2.
Застосовувати засоби індивідуального захисту.
Електрозащітние
засоби поділяються на основні та додаткові.
Основними
називаються такі засоби, ізоляція яких надійно витримує робочу
напруга електроустановки. При використанні цих коштів допускається
дотик до струмоведучих частин, які знаходяться під напругою. До основних
електрозащітним засобів при роботі з електроустановками напругою до 1000 В
відносяться: ізолюючі кліщі, покажчики напруги, діелектричні рукавички і
монтерскій інструмент з ізолюючими ручками.
Додатковими
називаються такі ізолюючі засоби, які самі по собі не можуть забезпечити
безпеки від ураження струмом. Вони є додатковою мірою захисту до
основним захисним засобам. До додаткових захисних засобів відносяться в
електроустановках:
--
до 1000 В - діелектричні калоші, килимки та підставки;
--
напругою понад 1000 В - діелектричні рукавички, рукавиці, калоші, боти,
килимки та ізолюючі підставки;
3.
При високій напрузі використовувати захист відстанню (таблиця 14).
Таблиця
14
Залежність
безпечної відстані (м) від величини електричної напруги (кВ)
При напрузі, кВ
1-35
60,
110 *
150
220
330
400,
500 *
750
800 (постійний струм)
1150
Відстань, м
(не менше)
0,6
1,0
1,5
2,0
2,5
3,5
5,0
3,5
8,0
При
напрузі до 1000 В безпечну відстань до повітряних ліній визначається в
0,6 метра, а для інших електроустановок не нормується і визначається відсутністю
дотику;
4.
Враховувати, що крокові напруга небезпечно до 20 метрів від точки дотику
провідника із землею. У разі потрапляння в зону дії крокової напруги,
рекомендується виходити ковзаючим кроком (не відриваючи ніг від поверхні землі)
так, щоб ступні ніг постійно стикалися один з одним;
5.
Використовувати електроінструмент, що працює при безпечному напрузі струму. При
розрахунку безпечного напруги необхідно враховувати:
--
опір людини, прийняте для розрахунків рівним 1000 Ом;
--
визначення, що безпечним вважається електричний струм такої сили, при якій
можливий самостійний відрив людини від електроустановки, що перебуває під
напругою (для струму промислової частоти - 0,01 А, для постійного струму --
0,05 А).
Межа
небезпечної напруги при цьому складе:
U
= I * R = 0,04 А * 1000 Ом = 40 В.
Для
сухих приміщень (відносна вологість менше 60%) з урахуванням того, що шкіра людини
має опір 3 і більше кОм, безпечним можна вважати напругу до 36-40
В;
6.
Збільшувати опір за рахунок ізоляції струмоведучих частин та ізоляції
рукояток інструментів. Опір ізоляції має бути не менше числа,
вказує напруга мережі, збільшеного в тисячі разів, але не менше 0,5 МОм.
Під
час роботи електроустановок, стан електричної ізоляції погіршується за
рахунок нагрівання, механічних ушкоджень, впливу кліматичних умов і
навколишнього виробничого середовища (наявність хімічно активних речовин,
негативних температурних режимів та ін.) Контроль ізоляції проводиться періодично
(не рідше одного разу на три роки) із застосуванням спеціальних пристроїв
(мегаомметри).
При
роботі з напругою до 1000 В використовувати в якості засобів індивідуального
захисту гумові рукавички, гумові килимки, гумові боти і галоші, а при
роботі з напругою понад 1000 В використовуються спеціальні ізолюючі штанги і
кліщі;
7.
Використовувати захисне відключення, що спрацьовує протягом не більше 0,2 секунди
у разі пошкодження (пробою);
8.
Враховувати, що електричне розділення мережі дозволяє підвищити опір
на її окремих ділянках;
9.
Застосовувати захисні пристрої. Огородження застосовуються як суцільні, так і
сітчасті. Огородження повинні бути вогнестійкими;
10.
Використовувати автоматичне блокування, що забезпечує зняття напруги в
випадках несанкціонованого проникнення за огородження;
11.
Застосовувати сигналізацію (світлову, звукову та ін);
12.
Використовувати організаційні заходи - організація навчання, інструктування та
перевірки знань електробезпеки, провед?? ня медичних оглядів,
оформлення нарядів-допусків тощо;
13.
Застосовувати технічні засоби захисту від електроструму:
а)
захисне заземлення. Корпус приладу (верстата) заземляється провідником з
опором менше 0,4 Ом. У випадку дотику людини до ушкодженої
корпусу, він не отримає удар електрострумом, тому що опір людини
набагато більше, ніж заземлюючого провідника;
б)
занулення із заземленням нульового проводу генератора. У цьому випадку корпус
приладу (верстата) з'єднаний з заземленим нульовим проводом, які мають опір
менше 4 Ом. При замиканні фази на корпус відбудеться переривання електромережі, так
як згорять запобіжники;
14.
Стежити за станом провідників і розеток у робочих та санітарно-побутових
приміщеннях.
Враховуючи
велику потенційну небезпеку електричного струму в житті людини,
необхідна комплексна захист з періодичним навчанням (інструктування)
персоналу.
Статичний
і атмосферний електрику
Статичний
електрика виникає від зіткнення двох різнорідних тел. Накопичення
зарядів статичної електрики відбувається як при терті сипучих речовин,
так і при перекачування рідин (наприклад, нафти). Сприяє цьому явищу
сухе повітря. Іскровий заряд статичної електрики, часто досягає
напруги у кілька тисяч вольт.
Шкідлива
прояв статичної електрики можливо у вигляді:
1.
Вибухів і пожеж від іскор, що виникають за рахунок різниці потенціалів двох
неоднорідних тел (досягає 10 і більше кВ, при цьому бензин, наприклад,
запалюється від розряду при напрузі 1000 В, пил вибухає при розряді до
5 кВ);
2.
Негативного впливу на здоров'я людини. Особливо страждає нервова і
серцево-судинна система;
3.
Негативного впливу на ЕОМ (можлива втрата інформації).
В
для профілактики появи статичної електрики використовують
наступне:
1.
Збільшують електропровідність повітря шляхом підвищення вологості (до 70%);
2.
Заземляють ємності з пожежо-та вибухонебезпечними речовинами провідниками з
опором до 100 Ом (наприклад, металеві ланцюги на бензовозах);
3.
Застосовують іонізацію повітря використовуючи радіоактивні речовини або
ультрафіолетове випромінювання;
4.
Використовують "Антистатики";
5.
Обмежують швидкість пересипання (переливання) речовин. Наприклад, бензин
переливають зі швидкістю не більше 4 м/с.
Атмосферний
електрику небезпечно проявом у вигляді лінійних розрядів (блискавок), яких
виникає на планеті приблизно 100 кожну секунду. Атмосферні електричні
заряди можуть мати напругу до 1 мільярда вольт, сила струму блискавки досягає
200 тисяч ампер. Час існування лінійних розрядів оцінюється від 0,1 до 1
секунди. Температура сягає 6-10 тисяч градусів Цельсія.
Наслідки
прояви блискавки можливі в наступному:
1.
Пожежа або смертельний результат при прямому попаданні;
2.
При попаданні поблизу (до 1 м) можливий смертельний результат внаслідок
електромагнітної індукції.
Під
час грози небезпечно перебувати під самотньо стоять деревами, особливо дубом,
тополею, ясенем, модрина, сосна, ялина та липою. Менш небезпечні береза і
клен. Також під час грози не можна знаходитися біля багаття (електропровідність
нагрітого повітря зростає), не слід купатися, кататися у човні,
ховатися під навісами ізольованими, в стогах сіна, під металевими
огорожами, поблизу труб і проводів.
Перебуваючи
на відкритому просторі краще присісти у суху яму, траншею. Тіло повинне
мати якомога меншу площу дотику із землею. Не варто бігти,
а якщо ви їдете в машині - краще зупинитися.
Для
захисту об'єктів від блискавок використовують громовідводи, що складаються з
молніепріемніка, токопроводніка і заземлюючого пристрою. В якості
молніепріемніка використовують металеві штирі з площею перетину не менше 50
мм2. Молніепріемнік заземляється через токопроводнік. Зона безпеки залежить
від висоти молніепріемніка і в радіусі становить приблизно 1,5 його висоти.
Більше
рідкісними і менш вивченими за небезпекою для людини є так звані
кульові блискавки. У популярній літературі пропонуються наступні заходи
безпеки у разі проникнення такий блискавки в будинок:
1.
Оскільки траєкторія польоту кульової блискавки практично не передбачувана, не
варто робити різких рухів і, тим більше, втікати, тому що можна викликати
повітряний потік, по якому згусток енергії піде слідом за вами;
2.
Тримайтеся подалі від електроприладів та проводки, не торкайтеся металевих
предметів;
3.
Навіть якщо блискавка зникла (звичайно через десятки секунд) не втрачайте пильності,
тому що після таких "візитів" можливі пожежі.
Допомога потерпілому від електроструму
Слід
пам'ятати, що у важких випадках поразки від електроструму, у потерпілого
припиняється серцева діяльність і зупиняється дихання, настає
стан клінічної смерті. Максимум за 3-5 хвилин необхідно виконати
наступне:
1.
Звільнити потерпілого від дії електричного струму, скориставшись
рубильником, вимикачем або запобіжником. При цьому бути більш
уважним, якщо потерпілий знаходиться на висоті, так як можливе падіння
після відключення струму внаслідок припинення дії неминучий струму. Якщо
неможливо відключити електричний струм, то подальші дії з порятунку
потерпілого залежать від величини напруги електроструму:
а)
якщо напруга до 1000 В можна використовувати сухі предмети не провідники
(палиці, дошки, вірьовки), застосовують діелектричні (гумові) рукавички, боти.
Можна окремо перерубати проводи інструментом з дерев'яною ручкою;
б)
при напрузі більше 1000 В необхідно використовувати всі засоби захисту в
сукупності: гумові рукавички та боти; ізолюючі штанги та кліщі, покажчики
напруги;
в)
у разі контакту людини з повітряною лінією електропередач, для звільнення
потерпілого від провідника, можна зробити штучне замикання. При цьому
беруть металевий дріт, заземляють один кінець, на інший кінець прив'язують
вантаж і закидають на лінію повітряної електропередачі (запропонований спосіб
застосовується тільки в разі крайньої необхідності);
2.
Після звільнення потерпілого від дії електроструму, виконати
реанімаційні та інші заходи долікарської допомоги (дана тема освоюється
студентами на лабораторно-практичних заняттях).
3.
Якщо працівник зазнав впливу електроструму, і, при цьому, відсутні
видимі наслідки, то все одно необхідно викликати лікаря.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.ssga.ru/
