Захисні засоби від ураження електричним струмом

Для забезпечення захисту людей від ураження електричним струмом використовуються окремо або в поєднанні один з одним такі технічні способи та засоби як: захисне заземлення, занулення, вирівнювання потенціалів, мала напруга, захисне відімкнення, ізоляція провідників із струмом, огороджувальні пристрої, попереджувальна сигналізація, блокування, знаки безпеки, засоби захисту та запобіжні пристрої.

Захисне заземлення (рис . 3 . 50) це - навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих струмопровідних частин, що можуть опинитися під напругою Заземлення здійснюється за допомогою природних, штучних або змішаних заземлювачів . Заземлення бувають виносні і контурні . В першому випадку заземлювачі розміщують на деякому віддаленні від обладнання, що заземлюється Вони захищають за рахунок малого їх опору (максимальне значення опору заземлення 4 Ом) . При контурному заземленні заземлювачі розміщують по контуру навколо заземленого обладнання на невеликій відстані один від одного.

В якості провідників для заземлення можуть бути використані металеві конструкції будівель, стальні труби, стальні оболонки кабелів, круглі провідники діаметром не менше 5 мм, голі мідні і алюмінієві провідники перерізом 4 і 6 мм2, жили кабелів перерізом для міді - 1 мм2, для алюмінію - 1,5 мм2, кутова сталь та ін . Вертикальні заземлювачі (довжиною 2,5-3 м) з'єднують стальною шиною, яку приварюють до кожного заземлювача Захисне заземлення необхідно періодично переглядати і ремонтувати . Із застосованого обладнання необхідно заземлювати корпуси електродвигунів верстатів, електроплит, вторинні обмотки і корпуси трансформаторів, переносний електроінструмент, розрахований на напругу більше 42 В, рухоме і переносне електрообладнання, каркаси розподільних електрощитів, щитів керування, шаф, металеві оболонки дротів, стальні труби, в яких вміщений електродріт, інші металеві конструкції.

В лабораторіях та кабінетах по периметру кімнати прокладають заземлювальну лінію (стальний прут діаметром 7 мм) і з'єднують її шляхом зварювання з нульовим провідником, природним чи штучним заземлювачем Від утвореного контуру зварюванням або жорстким болтовим з'єднанням виконують металеві відводи до каркасу електророзподільного щита, до корпусів електродвигунів.

Заземлення електроустановок необхідно виконувати у всіх випадках при напругах 500 В і вище, при напругах вище 42 В змінного струму і 110 В постійного струму - в приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних і в зовнішніх електроустановках Профілактичний огляд заземлених пристроїв виконують не рідше 1 разу в рік При цьому перевіряють стан заземлювального пристрою, наявність кола між контуром заземлення і заземлювальними пристроями Занулення (рис . 3 . 51) - це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих струмонепровідних частин, які можуть опинитися під напругою (корпуси електроустаткування, кабельні конструкції, сталеві труби тощо) Занулення використовують при чотирьох провідній системі трьохфазного струму з глухо заземленою нейтраллю Занулення перетворює замикання на корпус в однофазне коротке замикання Внаслідок цього спрацьовує максимальний струмовий захист (перегорає запобіжник), який відключає пошкоджену ділянку мережі Для збільшення безпеки нульовий провід заземлюють в декількох точках.

Можливе одночасне занулення і заземлення одного і того ж корпусу, але одночасне занулення одних і заземлення інших машин в одній і тій же мережі заборонено Не потрібно додатково заземлювати занулені елементи електропристроїв Заземлення і занулення забезпечують спрацювання приладів захисту, швидке автоматичне вимикання пошкодженої установки від мережі.

Захисне відімкнення - захист швидкої дії, що забезпечує автоматичне відімкнення електроустановки під час виникнення в ній небезпеки ураження людини струмом . Така небезпека може виникнути під час замикання фази на корпус, зниженні опору ізоляції мережі нижче відповідного рівня, а також у випадку дотику людини безпосередньо до струмоведучої частини, що знаходиться під струмом.

Для захисту від дотику до частин, що знаходяться під напругою, використовується ізоляція Для захисту від дотику до частин, що знаходяться під напругою, використовується також подвійна ізоляція - електрична ізоляція, що складається з робочої та додаткової ізоляції Опір електроізоляції ручних електричних машин повинен бути більше 2,5 МОм, силової і освітлювальної електропроводки - вище 0,5 МОм . Перевірку ізоляції електроінструменту слід проводити мегаометром не рідше 1 разу в квартал, електропроводки - не рідше 1 разу в 3 роки.

Блокування застосовується в електроустановках напругою вище 220 В, в яких часто ведуться роботи на струмоведучих частинах, що огороджуються Блокування забезпечує зняття напруги із струмоведучої частини і електроустановки під час проникнення до них без зняття напруги.

Часто використовується звукова та світлова сигналізація, надписи, плакати та інші засоби інформації, що попереджують про небезпеку.

За призначенням електрозахисні засоби поділяються на ізолюючі (діалектричні рукавиці, боти, калоші, килимки, ізольовані підставки, інструмент з ізолюючими ручками, ізолюючі штанги, кліщі тощо), огороджувальні (переносні огородження, заземлення тощо) та запобіжні (пояси, захисні окуляри, каски, спеціальні рукавиці) Засоби індивідуального електрозахисту є захисні костюми, взуття і рукавиці.

Список літератури

1 Макаров Г.В. и др. .Охрана труда в химической промышлености.- М.: Химия, 1977.-567с.

Практична частина

Задача 1

У цеху з виробництва хлору при нормальній роботі обладнання оптимальна кратність повітрообміну складає Крн=10 раз/год. У разі порушення технологічного режиму виділення хлору в приміщенні збільшиться в m= 10 разів.

Визначити, через який проміжок часу після ліквідації порушень технологічного режиму концентрація хлору зменшиться до ПДК, якщо кратність повітрообміну допоміжної аварійної вентиляції дорівнює Крд=7 раз/год.

Розв’язання задачі

Час, за який концентрація шкідливої речовини зменшиться до ПДК, після того як аварійне виділення шкідливості ліквідовано і знову стало нормальним згідно з формулою:

,

де - час ,за який концентрація шкідливої речовини знизиться до ПДК;

m – відношення кількості шкідливих газів, які виділилися при аварії, до кількості їх при нормальному процесі;

n – відношення кратності вентиляції при аварійній роботі до кратності при нормальній роботі:

n = 17/10 = 1,7.

к_ра – загальна кратність повітрообміну під час аварії.

Таким чином, час ,за який концентрація хлору знизиться до ГДК, становить:

Задача 2

У момент часу t=0 концентрація шкідливих речовин у повітрі виробничого приміщення об’ємом V₀, м³, дорівнює g₀t, мг/м³. У цей момент у приміщенні починає діяти джерело виділення шкідливих речовин постійної продуктивності М, мг/год.

Визначити, чи можна обмежитися неорганізованим повітрообміном, чи необхідно включити вентиляцію, якщо до кінця зміни залишилось менше N годин (табл. 2).

Таблиця 2

Варіант	Об’єм приміщення V, м3	Продуктив-ність джерела виділень М, мг/год	Шкідлива речовина	Початкова концентрація g0, мг/м3	Час, що залишився до кінця зміни, N, год
		0,51	Ртуть	0,005

Розв’язок задачі :

Для відповіді на запитання задачі необхідно порівняти фактичну концентрацію шкідливих речовин в робочому приміщенні, які утворяться до кінця зміни, з гранично допустимою концентрацією (ГДК) цієї речовини у відповідності до ГОСТу 12.1.005-88.

Якщо фактична концентрація до кінця зміни буде менше або дорівнюватиме ГДК, то в приміщенні можна буде обмежитися природним повітрообміном.

Фактичну концентрацію, мг/м³, можна знайти за формулою

,

де М – продуктивність джерела шкідливих речовин, мг/год;

N – час, що залишився до кінця зміни, годин;

V – об’єм робочого приміщення, м³;

g₀ – початкова концентрація шкідливих речовин в повітрі робочого приміщення, мг/м³.

Таким чином:

g_ф= +0,005=0,009 мг/м³

Відповідь: У відповідності з ГОСТ 12.1.005-88 ГДК середньозмінне ртуті складає 0,005 мг/м³, розрахункове g_ф перевищує ГДК. Тому в даному приміщенні до кінця зміни необхідно ввімкнути вентиляцію.

Задача 3

Аналіз запилення повітряного середовища дільниці хімічного комбінату дав такі результати: при проходженні через фільтр Q, м³/год, запиленого повітря на фільтрі за К хвилин аспірації нагромадилося n міліграм пилу. Зробити висновки про можливість роботи в цьому приміщенні без використання механічної вентиляції (табл. 3).

Таблиця 3

Варіант	Швидкість відбору проби Q, м3/год	Час відбору проби К, хв.	Кількість накопиченого пилу n, мг	Вид пилу
	0,55		1,2	Вапно

Розв’язок задачі:

Для оцінки можливості роботи на дільниці необхідно порівняти фактичну концентрацію пилу вапна в повітрі робочого приміщення з гранично допустимою концентрацією у відповідності до ГОСТу 12.1.005-88.

Фактичну концентрацію пилу, мг/м³, можна визначити за формулою:

,

де n – кількість пилу, що накопичилась на фільтрі при проходженні крізь нього запиленого повітря, мг;

К – час проходження крізь фільтр запиленого повітря, хв.;

Q – швидкість проходження крізь фільтр запиленого повітря, м³/ч.

Фактична концентрація пилу вапна на дільниці складе:

Відповідь: Фактична концентрація пилу вапна складає 8,72 мг/м³, вона більше за ГДК по ГОСТ12.1.005-88, що складає 6 мг/м³. Тому на дільниці необхідно ввімкнути механічну вентиляцію.

Задача 4

Визначити кратність повітрообміну при вентиляції навчальної лабораторії розміром a´b та висотою С, якщо в ній перебуває N студентів, кожен з яких видихає М г/год вуглекислого газу. Гранично допустима концентрація СО₂ дорівнює 1,5 г/м³. Концентрація СО₂ в повітрі (зовні) складає 0,75 г/м³ (табл. 4).

Таблиця 4

Варіант	Розміри аудиторії a´b, м	Висота аудиторії С, м	Кількість студентів N	Кількість СО2 від дихання людини М, г/год
	11×6	2,8

Розв’язок задачі:

Кратність повітрообміну в приміщенні, 1/год, показує кількість змін повітря в приміщенні за одну годину. Вона визначається за формулою

,

де L – необхідний повітрообмін в приміщенні, м³/год;

V – об’єм приміщення, м³.

Необхідний повітрообмін, м³/год, можна визначити за формулою

,

де G – кількість вуглекислого газу, що виділяється в приміщенні за 1 годину, г/год;

q₁ – концентрація вуглекислого газу в повітрі, яке видаляється з приміщення. Вона не може перевищувати ГДК, г/м³.

q₂ – концентрація вуглекислого газу в повітрі, що подається в приміщення, г/м³.

м³/год.

1/год.

Відповідь:Кратність повітрообміну при вентиляції навчальної лабораторії становить 3,31 1/год.

Задача 5

Визначити необхідну кількість світильників загального призначення для створення в приміщенні розміром L´C м нормованого освітлення Е, лк. Світловий потік газорозрядної лампи дорівнює F, лм, коефіцієнт запасу – К 1,7, коефіцієнт нерівномірності освітлення 1,15, коефіцієнт використання світлового потоку – h. Система освітлення комбінована (табл. 7).

Таблиця 5

Варіант	Розмір приміщення L´C, м	Норма освітлення Е, лк	Світловий потік лампи F, лм	Коеф. використ. світлового потоку h
	12×24			0,59

Розв’язок задачі:

Основна розрахункова формула за методом використання світлового потоку, лм, має вигляд:

,

де F – необхідний світловий потік однієї лампи для створення в приміщенні нормованого освітлення, лм;

Е – нормована освітленість, лк;

S – площа приміщення, м²;

z – коефіцієнт нерівномірності освітлення;

К – коефіцієнт запасу;

η – коефіцієнт використання світлового потоку;

N – кількість світильників, шт.;

n – кількість ламп у світильнику, як правило, n = 2.

Звідки:

.

При розв’язанні задачі необхідно пам’ятати, що при комбінованій системі освітлення освітленість приміщення є сумою освітленості від загального освітлення і місцевого. Світильники загального призначення повинні створювати 10% норми від комбінованого освітлення, але не менше 150 лк при використанні люмінесцентних ламп та не менше 50 лк при використанні ламп розжарювання. Тому:

шт.

Відповідь:Розрахункова кількість світильників загального призначення становить 17 шт.

Задача 6

Розрахувати заземлення для стаціонарної установки. Заземлювачі заглиблені і розміщені в один ряд (глибина заглиблення h = 80 см).

Вихідні дані:

- тип заземлювача – труба;

- довжина заземлювача – 275 см;

- диаметр заземлителя – 8 см;

- ширина з’єднуючої полоси – 6 см;

- грунт – супісок;

- климатична зона – III

Рисунок 4 – Схема заземлення

Розв’язання задачі

1 У відповідності до вимог пуе визначається допустимий опір проходження струму в заземленні R_з. Для мереж з напругою до 1000 В можна взяти R_з = 4 Ом.

2 Визначається питомий опір ґрунту ,який рекомендовано для розрахунків, r_табл, Ом×см (додаток А); r_табл=30000 Ом×см.

3 Визначаються підвищувальні коефіцієнти для труб (вертикальних заземлювачів) К_П.Т та для з’єднувальної смуги К_П.С, які враховують зміну опору ґрунту в різні пори року залежно від наявності опадів (додаток Б).

Беремо: К_П.Т =1,5 К_П.С=3,25.

4 Визначається питомий розрахунковий опір ґрунту для вертикальних електродів (труб або стрижнів) r_розр.т з урахуванням несприятливих умов за допомогою підвищувального коефіцієнта:

;

ρ_розр.т=30000*1,5=45000 Ом·см.

5 Визначається питомий розрахунковий опір ґрунту для горизонтального заземлювача (з’єднувальної смуги):

;

ρ_розр.с=30000·3,25=97500 Ом×см.

6 Визначається відстань, см, від поверхні землі до середини вертикального заземлювача (див. рис. 4.1)

,

де h_з – глибина заглиблення труб, см;

l_т – довжина вертикального заземлювача;

t=80+275/2=217,5 см.

7 Визначається опір проходження струму для одиночного вертикального заземлювача, Ом, який розміщений нижче від поверхні землі:

;

.

8 Визначається необхідна кількість вертикальних заземлювачів без урахування коефіцієнта екранування

;

Візьмемо 40 шт.

9 Визначається відстань між вертикальними заземлювачами L_Т із співвідношення . Для стаціонарних заглиблених заземлювачів це співвідношення береться таким: с = 1:

L_Т = l_Т=275см.

10 Визначаємо коефіцієнт екранування труб при числі труб n_Т та відношенні (додаток В):

η_{е т}=0,41.

11 Визначається необхідна кількість вертикальних заземлювачів з урахуванням коефіцієнта екранування:

;

Беремо 100шт.

12 Визначається розрахунковий опір проходження струму при взятому числі вертикальних заземлювачів n_Т.Е:

;

13 Визначається довжина з’єднувальної смуги, см:

;

L_з.с=1,05×275×(100-1)=28586,25 см.

14 Визначається опір проходження струму, Ом, в з’єднувальній смузі:

;

Ом.

15 Визначається коефіцієнт екранування h_Е.З.С для з’єднувальної смуги (додаток Г):

h_Е.З.С =0,19.

16 Визначається розрахунковий опір для проходження електричного струму в з’єднувальній смузі з урахуванням коефіцієнта екранування:

,

де n_с – кількість з’єднувальних смуг, у нас n_с=50;

Ом.

17 Визначається загальний розрахунковий теоретичний опір проходження струму від вертикальних заземлювачів та з’єднувальної смуги:

;

Ом, що менше R_з.

Остаточний результат відповідає нормі, тобто 0,65 Ом < 4 Ом.