Охрана труда

1	2	3
100	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания	Паралич дыхания при длительном протекании тока
300	То же действие за меньшее время	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания
Более 5000	Дыхание парализуется немедленно - через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушение тканей

Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного -эпидермиса и внутреннего - дермы. Наружный слой, в свою очередь, имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 10⁵-10⁶ Омм, т. е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожи - дермы -незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют активное сопротивление тела человека, равное 1000 Ом.

В реальных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной и зависит от множества факторов - состояния кожного покрова (наличие ссадин, порезов, царапин, пота и т.д.; загрязненности различными веществами, снижающими или повышающими сопротивление кожи; места касания и др.), состояния окружающей среды, параметров электрической цепи, продолжительности воздействия, рода и частоты тока, площади контакта, величины напряжения и силы тока (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Зависимость сопротивления тела человека от силы тока и приложенного напряжения

Показатель	Зависимость величин
Ток, проходящий через тело человека, мА	1,0	6,0	65	75	100	250
Приложенное напряжение, В	6,0	18	75	80	100	175
Сопротивление тела человека, кОм	6,0	3,0	1,15	1,065	1,0	0,7

Как видно из табл. 3.2, с увеличением силы тока и напряжения сопротивление тела человека существенно падает, приближаясь к сопротивлению внутренних органов. Это объясняется электрическим пробоем рогового слоя кожи.

На сопротивление тела человека оказывает влияние не только площадь контакта, но и, место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Например, кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление других участков тела. В то же время наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, подмышечной впадины, тыльной стороны кисти и т.д. При увеличении тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, потому что вследствие местного нагрева кожи расширяются сосуды, усиливается кровоснабжение этого участка и потовыделение.

Сопротивление тела человека уменьшается при повышении частоты тока и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает устойчивость к электрическому току.

Наибольшую опасность представляет переменный ток с частотой от 50 до 1000 Гц. При дальнейшем повышении частоты опасность поражения снижается и при частотах 45-50 кГц -- полностью исчезает. Однако необходимо иметь в виду, что эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится уже заметным при частотах 1-2 кГц.

Продолжительность протекания электрического тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения: чем больше время действия, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.

Влияние длительности прохождения тока через тело человека на исход поражения можно оценить эмпирической формулой

где 1_Ч - ток, проходящий через тело человека, мА; t -- продолжительность прохождения тока, с.

Эта формула действительна в пределах от 0,1 до 1,0 с. Ее, как правило, используют для определения предельно допустимых токов, проходящих через человека по пути «рука -ноги», необходимых для расчета защитных устройств.

Путь прохождения тока через тело человека играет самую существенную роль в исходе поражения, так как он может пройти через жизненно важные органы: сердце_? легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется сопротивлением кожи на различных участках тела.

Возможных путей тока в теле человека, которые такж« называются петлями тока, достаточно много. Однако наиболее часто встречаются петли тока: «рука - рука», «рука -ноги» и «нога - нога». Наиболее опасно прохождение тока через органы дыхания и сердце. Отмечено, что по пути «рука - рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, «левая рука - ноги» - 3,7%, «правая рука - ноги» - 6,7%, «нога - нога» - 0,4%, «голова. -- ноги» - 6,8%, «голова -руки» - 7%.

Частота возникновения петель тока при электротравматизме приведена в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Характеристика петель тока в теле человека

Петля тока	Частота возникновения,%	Доля теряющих сознание, %
Рука - рука	40	83
Правая рука - ноги	20	87
Левая рука - ноги	17	80
Нога - нога	6	15
Голова - ноги	5	88
Голова - руки	4	92
Прочие	8	65

Известно, что постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного, что подтверждается сопоставлением значений пороговых ощутимых и неотпускающих токов, а также практикой эксплуатации электроустановок. Однако это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 Гц.

Индивидуальные особенности человека значительно влияют на исход поражения электрическим током. Ток, вызывающий слабые ощущения у одного человека, может оказаться неотпускающим для другого. Характер воздействия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического состояния. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными заболеваниями.

Степень воздействия тока зависит от состояния организма. Так, в состоянии утомления или опьянения люди становятся более чувствительными к воздействию тока.

Для женщин пороговые значения тока примерно в полтора раза ниже, чем для мужчин.

Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок по состоянию здоровья. С этой целью проводится медицинское освидетельствование лиц при поступлении на работу и периодически один раз в два года в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к обслуживанию действующих электроустановок.

Состояние окружающей среды, а также окружающая обстановка могут увеличить или уменьшить опасность поражения человека электрическим током. Влага, пыль, агрессивные пары и газы, высокая температура разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая опасность перехода напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования, к которым может прикасаться человек. Воздействие тока на человека усугубляется также наличием токопроводящих полов, водопроводов, газопроводов и т.п.

Электрооборудование, а также защитные мероприятия и их объем выбираются в зависимости от реальной степени опасности, определяемой условиями и характером окружающей производственной среды.

По степени опасности поражения людей электрическим током все помещения подразделяются на три класса: помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью и особо опасные помещения.

К помещениям без повышенной опасности относятся помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

¦ К помещениям с повышенной опасностью относятся помещения, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырости или токопроводящей пыли;

токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

высокой температуры;

возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особой сырости;

химически активной или органической среды;

одновременно двух или более условий повышенной опасности.

Кроме того, ПУЭ по степени опасности выделяют территории наружных установок, которые по требованиям приравниваются к особо опасным помещениям.

Электрооборудование следует выбирать с учетом состояния окружающей среды и класса помещения по опасности поражения электрическим током. Оно должно обеспечивать необходимую степень безопасности.

Так, например, электрооборудование, устанавливаемое в сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, должно быть закрытого типа и иметь соответствующее исполнение: капле- или брызгозащищенное, пыленепроницаемое, продуваемое и т.п.

Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы оно соответствовало условиям эксплуатации. Материал, из которого выполнено электрооборудование, должен быть коррози-онностойким, металлические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием. Соответствующие требования предъявляются и к электропроводке.

В зависимости от класса помещений по опасности поражения электрическим током устанавливается величина безопасного напряжения, при котором не требуется специальных мер защиты. Для помещений с повышенной опасностью U = 36 В, в особо опасных помещениях U = 12 В, для помещений без повышенной опасности U = 220 В. Эти величины напряжений учитывают при устройстве местного освещения, работе с ручным электроинструментом и т.п.

3.1.4 Условия и основные причины поражения человека электрическим током

При изучении причин электротравматизма необходимо различать прямой контакт человека с токоведущими частями электроустановок и косвенный. Первый, как правило, возникает при грубейших нарушениях правил эксплуатации электроустановок (ПТЭ и ПТБ), второй - в результате аварийных ситуаций, например при пробое изоляции.

Поражение человека электрическим током возможно лишь при его непосредственном контакте с точками электроустановки, между которыми существует разность потенциалов, или с точкой, потенциал которой отличается от потенциала земли. Опасность такого прикосновения оценивается величиной тока, проходящего через тело человека, или напряжением прикосновения. Напряжение прикосновения - это напряжение между точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009). Необходимо иметь в виду, что электрическая цепь -- это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в котором могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении.

Рис. 3.1 Конструктивное исполнение трехфазной электрической сети: а - трехпроводная с изолированной нейтралью; в - трехпроводная о глухоза-земленной нейтралью; в - четырехпроводная с изолированной нейтралью; г - четырехпроводная с заземленной нейтралью

В свою очередь, напряжения прикосновения и токи, проходящие через тело человека, зависят от схемы включения его в электросеть, ее напряжения, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей, их емкостной составляющей относительно земли и многих других факторов. Выбор схемы сети и, соответственно, режима нейтрали источника тока определяется как технологическими требованиями (величина рабочего напряжения, протяженность сети, количество потребителей и т. п.), так и условиями безопасности.

Трехфазные сети различаются в зависимости от режима нейтрали и наличия нулевого провода (рис. 3.1).

Нейтралью называется точка соединения обмоток трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству, либо присоединенная к нему через аппараты с большим сопротивлением (сеть с изолированной нейтралью), либо непосредственно соединенная с заземляющим устройством (сеть с глухозаземленной нейтралью).

В соответствии с ПУЭ глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока). В свою очередь, изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

Рис. 3.2 Схема двухфазного включения человека в электрическую сеть: А, В, С и N - фазные и нулевой провода соответственно

Правила устройства электроустановок предусматривают использование при напряжениях до 1000 В лишь двух схем трехфазных сетей: трехпроводной с изолированной нейтралью и четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью. По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как в ней возможно применение двух рабочих напряжений -- линейного и фазного.

Схемы включения человека в электросеть могут быть различными. Однако наиболее распространенными применительно к сетям переменного тока являются две: когда человек одновременно касается двух проводов (двухфазное включение) или когда он касается лишь одного провода или корпуса электрооборудования, находящегося под напряжением (однофазное включение). Во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Двухфазное включение человека в электрическую сеть с изолированной нейтралью (рис. 3.2) является наиболее опасным, поскольку в данном случае человек находится под наибольшим в данной сети линейным напряжением.

При двухфазном включении, независимо от вида сетей, человек попадает под полное линейное напряжение сети и величина силы тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле

где U_л -- линейное напряжение, т.е. напряжение между фазными проводами сети, В; R_ч - сопротивление тела человека, Ом; U_ф - фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазным и нулевым проводами), В.

Рис. 3.3 Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью

Рис. 3.4 Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью: а - при качественной изоляции; б - при аварийном режиме

В сети с линейным напряжением 380 В (U_ф = 220 В) при сопротивлении тела человека 1000 Ом ток, проходящий через него, будет равен

Такая сила тока для человека является смертельно опасной.

При двухфазном включении ток, проходящий через тело человека, не зависит от режима нейтрали сети.

Таким образом, опасность поражения человека при двухфазном прикосновении не уменьшится даже в том случае, если он будет надежно изолирован от земли с помощью диэлектрических галош, бот, ковриков, пола.

Статистика свидетельствует, что наибольшее количество электротравм происходит при однофазном включении, причем большинство из них - в сетях с напряжением 380/220 В.

Однофазное включение человека в электрическую сеть (рис. 3.3 и 3.4) менее опасно, так как напряжение, под действием которого оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно будет меньше и сила тока, проходящего через тело человека. (Однако в данном случае исход поражения будет определяться режимом нейтрали.

В трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 3.3) петля тока, проходящего через человека, включает в себя кроме его собственного сопротивления, сопротивление обуви, пола, заземления нейтрали источника тока. Кроме того, следует иметь в виду, что все эти сопротивления включены в цепь последовательно.

Таким образом, при однофазном включении в электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека, определяется по формуле

где R_o6, R_n и R₃ - соответственно сопротивления обуви, пола и заземления нейтрали источника тока, Ом.

В наиболее неблагоприятных случаях, когда человек стоит на сырой земле или на металлическом полу и в сырой обуви, т.е. когда сопротивление обуви и пола приближается к нулю, а сопротивление заземления по условиям ПУЭ не должно превышать 10 Ом, сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

что является для него смертельным.

С другой стороны, если человек обут в нетокопроводя-щую обувь (резиновые галоши с сопротивлением 45 кОм) и стоит на изолирующем коврике или сухом деревянном полу с R_п = 100 кОм, то сила тока, проходящего через тело человека, будет составлять

Сила тока 1,5 мА не опасна для человека, что убедительно доказывает, насколько важную роль для безопасности работающих на электроустановках играют нетоко-проводящая обувь и изолирующие полы.

В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 3.4) петля тока включает сопротивление самого человека, его обуви, пола, а также сопротивление изоляции проводов сети, которая в исправном состоянии должна быть не менее 500 000 Ом.

В этом случае сила тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле

где R_из - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом. Эта формула справедлива в том случае, когда сопротивления каждой из фаз относительно земли одинаковы, а емкости фаз одинаковы и малы относительно земли, а по величине стремятся к нулю (например, в воздушных сетях небольшой протяженности).

Условия безопасности в этом случае находятся в прямой зависимости от сопротивления изоляции фаз относительно земли: чем качественнее изоляция, тем меньше ток, проходящий через тело человека. Однако в аварийном режиме, когда одна из фаз замыкает на землю или корпус оборудования (рис. 3.4, б) или сопротивление изоляции мало, человек может оказаться под полным линейным напряжением.

В случае аварийной ситуации, при замыкании одной из фаз на землю (R_из = 0), человек может оказаться под действием линейного напряжения, а сила тока, проходящего через него, будет равна

В производственных условиях изоляция фазных проводов, изготовленных из диэлектрических материалов, в процессе старения, увлажнения, воздействия агрессивных сред, истирания, повреждения и т.п. изменяется неодинаково. Поэтому расчет безопасных условий эксплуатации электроустановок осложняется вследствие необходимости учета реальных значений сопротивления изоляции каждой из фаз сети.

При больших значениях емкостей проводов относительно земли (например, в кабельных линиях) сила тока, проходяющего через тело человека, будет определяться только емкостной составляющей

где X - емкостное сопротивление одной фазы, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях, когда человек имеет токопроводящую обувь и стоит на токопроводя-щем полу, сила тока определится из выражения

Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной из фаз сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем сети с глухозаземленной нейтралью. Однако это положение справедливо лишь для нормальных режимов работы сетей.

Следовательно, вышеприведенные расчеты показывают, что использование трехфазной сети с изолированной нейтралью более безопасно только при нормальных режимах работы, а в аварийных режимах она становится опаснее сети с глухозаземленной нейтралью. Отсюда вытекает необходимость постоянного контроля сопротивления изоляции проводов.

Сети с изолированной нейтралью следует использовать только в тех случаях, когда они мало разветвлены, в сухих беспыльных помещениях без агрессивной среды и опасности повреждения изоляции проводов. Кроме того, при эксплуатации электрической сети должны обеспечиваться небольшая емкость относительно земли и постоянный контроль за ее состоянием.

Электроустановки с рабочим напряжением выше 1000 В представляют значительную опасность при прикосновении к фазе независимо от режима нейтрали. Поэтому для предотвращения поражения током необходимо исключать возможность не только касания, но и приближения человека на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением, поскольку может возникнуть искровой разряд, переходящий затем в электрическую дугу.

В электроустановках напряжением до 35 кВ нейтраль или совсем не заземляют (при низкой силе тока замыкания на землю), или заземляют через реактивную (дугога-сящую) катушку, что обусловлено надежностью и экономичностью эксплуатации. При эксплуатации электроустановок с напряжением выше 35 кВ используется только сеть с глухозаземленной нейтралью.

Замыкание одной из фаз на землю может происходить при повреждении изоляции и пробое фазы на заземленный корпус электрооборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Такое замыкание может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае проводник, находящийся в контакте с землей, называется заземлителем или электродом.

Рис. 3.5 Схема распределения потенциала в грунте вокруг полусферического заземлителя

В объеме земли, где протекает ток, возникает так называемая «зона растекания тока замыкания на землю» - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю (ГОСТ 12.1.009). В соответствии с этим ток замыкания на землю - это ток, проходящий через место замыкания на землю.

Теоретически зона растекания простирается до бесконечности, однако в реальных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя плотность тока растекания и потенциал практически равны нулю.

Характер потенциальной кривой растекания существенным образом зависит от формы заземлителя. Так, для одиночного полусферического заземлителя потенциал на поверхности земли будет изменяться по уравнению гиперболы.

На рис. 3.5 показана принципиальная схема распределения потенциала на поверхности земли вокруг полусферического заземлителя.

Растекание тока замыкания в грунте определяет характер распределения потенциалов на поверхности земли, что, в свою очередь, приводит к возникновению нового вида поражения человека, а именно попадание его под напряжение прикосновения или напряжение шага.

Напряжение прикосновения может возникнуть в том случае, если человек будет находиться на земле или на то-копроводящем полу и касаться при этом корпуса заземленного электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением (рис. 3.6).

Человек также может оказаться под напряжением, попав в зону растекания тока в земле при обрыве провода, наличии заземляющего устройства, при ударе молнии и стекании электрического разряда в землю, повреждении изоляции проводов и т.д. Это напряжение называют напряжением шага, т.е. напряжением между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии длины шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12.1.009).

На рис. 3.7 показана схема зоны растекания тока в земле через заземлитель при коротком замыкании одной из фаз на корпус электроустановки (пробое на корпус) и появления шагового напряжения.

Напряжение шага определяется как разность потенциалов отдельных точек земли, которые оказываются под ногами человека в зоне растекания тока:

где ф₁ и ф₂ - потенциалы точек земли, на которых стоит человек, В; 1₃ - ток замыкания на землю, А; р - удельное сопротивление грунта, Омм; а - длина шага человека (0,8 м); х - расстояние от заземлителя до одной ноги, м.

Рис. 3.7 Схема возникновения напряжения шага

Из рис. 3.7 и формулы видно, что наибольшее напряжение возникает в точке замыкания на землю, на расстоянии 1 м оно составляет 0,5-0,7 от полного, а в точках В₁и В₂ (на расстоянии примерно 20 м) по уравнению гиперболы оно снижается практически до нуля.

Очевидно, чем шире шаг, тем шаговое напряжение будет выше и может достигнуть опасной величины. Кроме того, поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, тем самым увеличивая величину шагового напряжения за счет своего роста и замыкания цепи тока на теле через жизненно важные органы. Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами.

Напряжение шага считается допустимым, если оно не превышает 40 В. В случае падения провода на землю, не допускается приближение к нему в радиусе 6--8 м от места замыкания на землю.

3.1.5 Нормирование допустимых значений напряжений прикосновения и токов

При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем электроустановок необходимо руководствоваться предельно допустимыми безопасными значениями напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, в соответствии с ГОСТ 12.1.038.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам (табл. 3.4).

В табл. 3.4 напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения.

Таблица 3.4

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при нормальном режиме электроустановки

Род тока	U, B	I, мА, не более
Переменный, 50 Гц	2,0	0,3
Переменный, 400 Гц	3,0	0,4
Постоянный	8,0	1,0

Установлены предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме:

производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью (табл. 3.5);

производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали (табл. 3.6);

бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц (табл. 3.7).

Значения напряжений прикосновения и токов установлены для людей с массой тела от 16 кг.

Кроме того, ГОСТ 12.1.002 определяет значения предельно допустимых уровней напряженности электрического поля частотой 50 Гц для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемых ими полей.



Таблица 3.5

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок

Род тока	Нормируемая величина	Предельно допустимое значение, не более, при продолжительности воздействия тока, с
		0,01 0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	Свыше 1,0
Пере- менный	и, в, I, мА	550, 650	340, 400	160, 190	135, 160	120, 140	105, 125	95, 105	85, 90	75, 75	65	60, 50	20, 6

Таблица 3.6

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения в зависимости от продолжительности воздействия тока

Продолжительность воздействия, с	Предельно допустимое значение напряжения прикосновения, В
До 0,1	500
0,2	400
0,5	200
0,7	130
1,0	100
Свыше 1,0 до 5,0	65

Таблица 3.7

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок

Нормируемые величины	Продолжительность воздействия, с
	От 0,01 ДО 0.08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	Свыше 1,0
Напряжение, В	220	200	100	70	55	50	40	35	30	27	25	12
Сила тока, мА	220	200	100	70	55	50	40	35	30	27	25	2

Зона влияния электрического поля - это пространство, где напряженность электрического поля частотой 50 Гц составляет более 5 кВ/м. Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание человека в электрическом поле напряженностью более 25 кВ/м без использования средств защиты не допускается. При напряженности электрического поля до 5 кВ/м включительно разрешается работа обслуживающего персонала в течение рабочего дня, а при напряженности от 20 до 25 кВ/м время пребывания его ограничивается 10 минутами.

Допустимое время пребывания персонала в электрическом поле напряженностью от 5 до 20 кВ/м включительно, так же как и допустимую напряженность, можно определить по формуле

где Т - допустимое время пребывания персонала в электрическом поле при соответствующем уровне напряженности, ч; Е - напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне, кВ/м.

Для измерения напряженности электрического поля с частотой 50 Гц можно пользоваться прибором типа NFM-1. На стадии проектирования допускается определение напряженности электрических полей вблизи воздушных линий электропередачи и в электрических распределительных устройствах расчетным методом.

3.1.6 Безопасность эксплуатации электроустановок

Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической- дуги, электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12.1.009). В связи с этим определением и по ГОСТ 12.1.019 электробезопасность должна обеспечиваться:

конструкцией электроустановок;

техническими способами и средствами защиты;

организационными и техническими мероприятиями. Электроустановки и их части должны быть выполнены

таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности. Конструкция электроустановок должна соответствовать условиям их эксплуатации и обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с то-коведущими и движущимися частями. Ограждение токо-ведущих частей является обязательной частью конструкции электрооборудования.

В соответствии с ГОСТ 12.2.007 конструкции электрооборудования по способу защиты человека от поражения током подразделяются на пять классов защиты: 0; 01; I; II и III:

Класс 0 - электрооборудование, которое имеет рабочую изоляцию, но не имеет элементов для заземления, если это оборудование не отнесено к классам II и III;

Класс 01 - электрооборудование, имеющее рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения этого оборудования к источнику питания;

Класс I - электрооборудование, которое в отличие от электрооборудования класса 01 в проводе для присоединения к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом;

Класс II - электротехническое оборудование, имеющее двойную или усиленную изоляцию, но не имеющее элементов для заземления;

Класс III - электрооборудование, которое не имеет ни внешних, ни внутренних электрических цепей напряжением выше 42 В.

Таблица 3.8

Условные обозначения степеней защиты аппаратов

Степень защиты от прикосновения и попадания посторонних тел	Степень защиты от проникновения воды
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
	Условное обозначение степени зашиты аппаратов
0	7Р00	-	-	-	-	-	-	-	-
1	IPW	IP11	JP12	-	-	-	-	-	-
2	IP2Q	IP21	IP22	1Р23	-	-	-		-
3	IP30	IP31	IP32	IP33	/Р34	-	-	-	-
4	IP40	IP41	1Р42	1Р43	/Р44	-	-	-	-
5	IP50	IP51	-	-	/Р54	IP55	/Р56		-
6	IP60	-	-	-	-	/Р65	/Р66	/Р67	IP68

В соответствии с ГОСТ 14255 устанавливаются степени защиты персонала от прикосновения к токоведущим частям, попадания посторонних тел и проникновения воды (табл. 3.8).

При эксплуатации электрооборудования наибольшее значение имеют технические способы и средства защиты, которые в соответствии с ГОСТ 12.1.019 должны устанавливаться с учетом номинального напряжения, рода и частоты тока; способа электроснабжения (стационарная сеть, автономный источник питания); режима нейтрали (средней точки) источника питания; вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные); условий внешней среды (особо опасные помещения, помещения повышенной опасности, помещения без повышенной опасности, на открытом воздухе); возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых должна производиться работа; характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока (однофазное, двухфазное прикосновения, прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением); видов работ и т.д.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют следующие способы:

защитное заземление;

защитное зануление;

защитное отключение;

выравнивание потенциала;

электрическое разделение сети;

система защитных проводов;

изоляция токоведущих частей;

безопасные (малые) напряжения;

контроль изоляции;

компенсация токов замыкания на землю;

средства индивидуальной защиты и др.

Кроме того, для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям используют защитные оболочки, защитные ограждения (временные или стационарные), безопасное расположение токоведущих частей, изоляцию токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная), изоляцию рабочего места, предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности.

Все вышеперечисленные способы и средства защиты могут использоваться как отдельно, так и в сочетании друг с другом.

Согласно ГОСТ 12.1.009 защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (при пробое на корпус либо по другим причинам). Оно применяется в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.

Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием одной из фаз на корпус электрооборудования и соответственно проходящего через тело человека тока.

Согласно ГГУЭ, для электроустановок напряжением до 1000 В при изолированной нейтрали трансформатора (генератора) сопротивление защитного заземления должно быть не более 4 Ом.

В случае пробоя одной из фаз электросети на корпус электродвигателя благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения, под которое может попасть человек, прикоснувшись к корпусу, значительно снижается.

На корпусе электрического двигателя появляется напряжение, равное произведению тока замыкания на землю 1_з и сопротивления заземлителя R₃:

Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обычно не превышает 10 А. Следовательно, напряжение прикосновения на корпусе заземленного оборудования при замыкании составит

Поэтому ток IЧ, проходящий через тело человека, тем меньше, чем меньше сопротивление заземлителя:

Такой ток является безопасным для человека.

Защитное заземление выполняют путем преднамеренного соединения корпусов оборудования с землей. В качестве заземляющих проводников допускается использовать естественные заземлители -- электропроводящие части коммуникаций и сооружений производственного или иного назначения (водопроводные трубы и любые другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих газов, жидкостей, а также трубопроводов, покрытых изоляцией, свинцовых оболочек кабелей) и т.п.

Принципиальная схема устройства защитного заземления показана на рис. 3.8.

К искусственным заземлителям относятся специальные электроды, закопанные в землю. Это могут быть стержни из угловой стали размером от 40x40 до 60x60 мм, стальные трубы диаметром 30-50 мм, полосовая сталь размером не менее 4x12 мм, стальные прутки диаметром 10-12 мм, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей приваренной к ним стальной полосой.

Заземлитель каждого вида имеет свое сопротивление растеканию, которое определяется как суммарное сопротивление грунта от заземлителя до любой точки земли с нулевым потенциалом.

Рис. 3.8 Схема заземляющего устройства; а - расположение заземлителей в плане

В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановок с заземлителем, применяют медные, алюминиевые проводники или полосовую сталь. Заземляющие проводники прокладывают открыто, с хорошим доступом для осмотра. Они должны иметь отличительную окраску - по зеленому фону желтые полосы шириной 15 мм на расстоянии одна от другой в 150 мм. При выполнении заземления не допускается последовательное присоединение оборудования к заземлителю.

По расположению относительно корпусов электрооборудования различают два вида заземления: выносное (сосредоточенное) и контурное (распределенное). При выносном заземлении заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой находится электрооборудование. Это дает возможность выбрать место с наименьшим сопротивлением грунта для размещения заземлителя. Недостатком такого заземления является то, что установка и человек находятся на земле с нулевым потенциалом, и в аварийных ситуациях человек может оказаться под напряжением прикосновения, равным напряжению заземлителя. Поэтому такой вид заземления используют только при небольшой силе тока замыкания на землю в электроустановках напряжением до 1000 В.

Более распространенным является контурное заземление, при котором одиночные заземлители размещены по

контуру (периметру) производственной площадки. В аварийных ситуациях при таком виде заземления напряжения прикосновения и шага характеризуются небольшими значениями и, следовательно, достигается максимальная безопасность. Согласно ГОСТ 12.1.030 сопротивление заземляющего устройства нормируется и не должно превышать в любое время года нижеприведенных значений:

Рис. 3.9 Схема защитного зануления оборудования

10 Ом - в стационарных сетях пожароопасных помещений с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В;

4 Ом.-- в стационарных сетях взрывоопасных помещений, помещений с повышенной опасностью и особо опасных с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В;

0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В при большой расчетной силе тока замыкания на землю (1₃ > 500 А);

250/I₃, но не более 10 Ом - в установках напряжением выше 1000 В, если сила тока замыкания небольшая.

При удельном электрическом сопротивлении грунта, равном р_гр > 500 Омм, для вышеуказанных значений допускается вводить повышающие коэффициенты, зависящие от сопротивления грунта. В частности, в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью при удельном электрическом сопротивлении грунта выше 100 Ом-м допускается увеличение указанной нормы в р_гр/100 раз.

Защитное зануление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009), а нулевой защитный проводник -- это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом (рис. 3.9).

Этот метод защиты используют в четырехпроводных трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В, чаще в сетях 380 / 220 В и 220 / 127 В. Это связано с тем, что сила тока замыкания на землю в таких сетях велика и даже при нормативном значении сопротивления заземления при пробое фазы на корпус оборудования через тело человека может проходить ток значительной величины.

Принцип действия защитного зануления заключается в превращении случайного замыкания фазы на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым отключить поврежденную электроустановку от источника питания.

Сила тока I_КЗ в этом случае определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания

где R_т - внутреннее сопротивление трансформатора, Ом; R_ф и R_н - сопротивления фазного и нулевого проводников соответственно.

Если принять, что R_ф = R_н = 0,1 Ом, так как в соответствии с ПУЭ проводимость нулевого провода должна быть не менее половины проводимости фазного провода (в реальных условиях эти величины значительно ниже), а значением R_T пренебречь, поскольку эта величина составляет тысячные доли Ома, то для сети напряжением 380/220 В получим

Такая сила тока неизбежно вызовет срабатывание защиты, и установка автоматически отключится от сети. В качестве защитных средств можно использовать плавкие предохранители или автоматические выключатели (магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой, контакторы в сочетании с тепловыми реле, другие автоматы, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки).

Защиту выбирают с таким расчетом, чтобы сила тока однофазного короткого замыкания превышала не менее чем в три раза номинальную силу тока срабатывания защитных устройств.

Для снижения опасности поражения людей электрическим током в случае обрыва нулевого провода и замыкания фазы на корпус за местом обрыва необходимо повторно заземлять нулевой провод, иначе присоединенные после места обрыва к нулевому проводу корпуса электроустановок окажутся под фазным напряжением.

Занулению подлежат те же металлические нетоковеду-щие части электрооборудования, что и заземлению (корпуса электроустановок, трансформаторов, аппаратов, приводы электрических машин, каркасы распределительных щитов, светильников, оболочки кабелей и т.п.). В сети с занулением корпус приемника нельзя заземлять, не присоединив его к нулевому защитному проводу.

Одновременное зануление и заземление одного и того же корпуса не только не опасно, а напротив, улучшает условия безопасности, так как создает дополнительное за-земление нулевого защитного провода.

Зануление должно быть использовано в обязательном порядке в следующих случаях:

во всех электроустановках переменного тока напряжением 380 В и выше и установках постоянного тока напряжением выше 440 В;

в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях и в наружных установках при напряжениях переменного тока более 42 В и постоянного выше 110 В;

при любом напряжении постоянного и переменного тока во взрывоопасных установках.

В настоящее время в соответствии с комплексом стандартов Р50571 «Электроустановки зданий», разработанным на основе стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК), используют следующие обозначения систем заземления: T-NS, T-NC и T-N-C-S. В этой аббревиатуре Т обозначает режим нейтрали (глухозаземленная), N - защитное зануление, S - нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно на всем протяжении системы, С - эти проводники объединены на всем протяжении системы, C-S - они объединены на части системы.

Измерение сопротивления заземляющего устройства производят в соответствии с ПУЭ при сдаче-приемке, после монтажа и периодически во время эксплуатации. Для этой цели используют любые приборы, например, измерители сопротивления заземления РНИ-1.1, приборы М416, М417, М372, МС-07, МС-08 и др.

Однако зануление, как, впрочем, и заземление, не защищает человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к токоведущим частям. Поэтому помимо зануления и других защитных мер возникает необходимость использования защитного отключения и выравнивания потенциала.

Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

При использовании этого вида защиты безопасность обеспечивается быстродействующим (0,1-0,2 с) отключением аварийного участка или всей сети при однофазном замыкании на землю или на элементы электрооборудования, нормально изолированные от земли, а также при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.

Принцип работы защитно-отключающего устройства состоит в том, что оно постоянно контролирует величину входного сигнала (напряжение корпуса относительно земли, силу тока замыкания на корпус, напряжение фаз относительно земли, напряжение нулевой последовательности и т.п.) и сравнивает его с установленным значением (уставкой). Если входной сигнал отличается от уставки в худшую сторону, то устройство срабатывает и отключает электроустановку от сети.

Рис. 3.10 Схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе относительно земли: Р3 - защитное реле; К3 - замыкающие контакты; АВ - автоматический выключатель; КИ - контрольная кнопка; R3 - защитное заземление; Rв - вспомогательное заземление

Защитно-отключающие устройства включают следующие элементы: датчик, представляющий собой чувствительный элемент и воспринимающий входной сигнал (иногда называется фильтром); автоматический выключатель - исполнительный орган, отключающий электроустановку или участок сети при поступлении аварийного сигнала.

На рис. 3.10 приведена наиболее простая схема защитного отключения, срабатывающего при появлении напряжения на корпусе электрооборудования относительно земли. В схемах этого типа датчиком служит реле напряжения Р₃, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем.

Защитное отключение может служить дополнением к системам защитных заземления и зануления, а также единственным и основным средством защиты.

Выравнивание потенциала - это метод снижения напряжения прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек (ГОСТ 12.1.009).

Для выравнивания потенциала используют контурное заземление или укладывают стальные полосы в виде сетки по всей площадке, занятой оборудованием. Кроме того, для выравнивания потенциала во всех помещениях и наружных установках, где применяются защитные заземление и зануление, строительные металлические конструкции, трубопроводы всех назначений, корпуса технологического оборудования должны быть присоединены к сетям зануления или заземления.

Выравнивание потенциала как самостоятельный метод защиты не используют.

Поскольку разветвленные электрические сети, широко используемые в производстве, характеризуются значительной емкостью и небольшим сопротивлением исправной изоляции проводов, то для повышения безопасности работы с ними производится так называемое защитное электрическое разделение сети.

Электрическое разделение сети -- это разделение ее на отдельные электрически не связанные между собой участки с помощью разделяющего трансформатора. Такие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:1 применяются в установках напряжением до 1000 В и предназначены для отделения приемников от первичной электрической сети и сети заземления. Причем от разделяющего трансформатора может быть запитан только один приемник с защитной плавкой вставкой (сила тока вставки автомата на первичной стороне не должна превышать 25 А). Вторичное напряжение разделяющих трансформаторов должно быть не выше 380 В. Вторичная обмотка трансформатора и корпус электроприемника не должны иметь ни заземления, ни связи с сетью зануления. Тогда при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением, или к корпусу с поврежденной изоляцией не создается опасность, поскольку вторичная цепь коротка и сила токов утечки в ней и емкостных токов ничтожно мала.

Разделение сетей обычно используют в электроустановках, эксплуатация которых связана с особой и повышенной опасностью.

Изоляция токоведущих частей с использованием диэлектрических материалов является основным методом защиты от поражения электрическим током и может быть рабочей, дополнительной, двойной и усиленной.

Рабочая изоляция - это электрическая изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током. Рабочей изоляцией являются эмаль и оплетка обмоточных проводов, пропиточные лаки, компаунды и т.д.

Дополнительная изоляция представляет собой электрическую изоляцию, предусмотренную дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения последней. Дополнительной изоляцией могут быть пластмассовый корпус машины, изолирующая втулка и т.п.

Двойная изоляция - это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Она считается вполне достаточной для обеспечения электробезопасности. Поэтому электроинструментом и другими устройствами с двойной изоляцией разрешается пользоваться без применения других защитных средств.

Усиленная изоляция -- это улучшенная рабочая изоляция, обеспечивающая такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Чаще всего в токоведущих проводах используют медные и алюминиевые жилы. Если в обозначении марки провода первая буква А, то провод имеет алюминиевую жилу. Медная жила не маркируется. Провода с резиновой изоляцией условно обозначаются буквой Р, стоящей, как правило, после буквы П; В - провод с полихлорвиниловой, а Н -с наиритовой изоляцией соответственно; Г - провод гибкий; Л - токопроводящая жила покрыта лаком; Ф - металлическая оболочка с фальцованным швом; Ш -- шнуры. Бумажная изоляция буквенного индекса не имеет.

Маркировка электрических кабелей представлена в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Маркировка электрических кабелей

Конструкция кабетя	Место символа в обозначении марки кабетя	Значение символа
	в начале	в(средине	в конце
Токопроводящая жила	А	-	-	Алюминий
Изоляция жил	-	Р	-	Резина
	-	В	-	Полихлорвинил
	-	п	-	Полиэтилен
Защитная герметическая оболочка	А	-	-	Алюминий
	С	-	-	Свинец
	В	-	-	Полихлорвинил
	н	-	-	Найрит
Броня	-	-	Б	Стальная лента
	-	-	П	Проволока
			Г	Без джутового покрова поверх брони (голый)
	-	-	Т	Для прокладки в трубах

Провода и кабели должны иметь изоляцию, соответствующую напряжению сети, а защитные оболочки - условиям и способу прокладки. Соединения, ответвления и оконцевания жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или ...