Параметры электрического тока и источники электроопасности

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Основными параметрами электрического тока являются час­тота электрического тока f (Гц), электрическое напряжение в се­ти U(В), сила электрического тока I (А). С точки зрения элек­тробезопасности важное значение имеет тип электрической сети. В настоящее время наиболее распространены следующие типы электрических сетей:

• четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтральной точкой (рис. 2.21). Три провода сети являют­ся фазными проводами, а один — нейтральный рабочий провод. Нейтральная точка сети и рабочий нейтральный провод имеют соединение с землей (заземлены). Напряже­ние между любыми двумя фазными проводами равно ли­нейному напряжению U_л, а между любым фазным и ней­тральным проводами — фазному U_ф. Линейное и фазное напряжение связаны соотношением U_л = U_ф. Например, в сети напряжением 380/220В линейное напряжение 380В, а фазное 220В. Четырехпроводная сеть с заземлен­ной нейтралью наиболее распространена как в промыш­ленности, так и в бытовых электрических сетях;

• трехпроводные электрические сети с изолированной нейт­ралью (рис. 2.22). В этих сетях имеется три фазных провода, отсутствует нулевой рабочий провод, а нейтральная точка изолирована от земли. Эти сети нашли менее широ­кое распространение и используются в промышленности и технике для электроснабжения специальных технических устройств и технологических процессов;

• однофазные электрические сети.

Рис. 2.21.Четырехпроводная сеть Рис.2.22. Трехпроводная сеть с изо­лированной

с глухозаземленной нейтралью: А, В, С — нейтралью: А, В, С — фазные провода;

фазные провода; PEN — ней­тральный r и С — электриче­ские сопротивления

рабочий провод и емкости со­ответствующих фаз

Электрический ток подразделяется на постоянный и непосто­янный (переменный). Токи промышленной частоты имеют частоту 50 Гц. Однако для питания ряда технических устройств, электро­инструмента применяются токи и более высоких частот, напри­мер 400 Гц.

По напряжению электрический ток подразделяется на низко­вольтный и высоковольтный. Высоковольтным считается напря­жение свыше 1000 В.

Источники электрической опасности. Электрический ток ши­роко используется в промышленности, технике, быту, на транс­порте. Устройства, машины, технологическое оборудование и приборы, использующие для своей работы электрический ток могут являться источниками опасности.

Поражение электрическим током может произойти при при­косновении к токоведущим частям, находящимся под напряже­нием, отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного вклю­чения в сеть, к нетоковедущим частям, выполненным из прово­дящего электрический ток материала, после перехода на них на­пряжения с токоведущих частей.

Кроме того, возможно поражение человека электрическим током под воздействием напряжения шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю; электрической дугой, возникающей при коротких замыканиях; при приближении че­ловека к частям высоковольтных установок, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние.

Человек может оказаться под воздействием напряжения при­косновения и напряжения шага.

Растекание тока в грунте (основании) возникает при замыка­нии находящихся под напряжением частей электрических уста­новок и проводов на землю. Замыкание может произойти при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус электроуста­новки, при обрыве и падении провода под напряжением на зем­лю и по другим причинам.

При растекании тока в грунте (основании) на поверхности земли (основания) формируется поле электрических потенциа­лов φ. Чем дальше от точки замыкания тока на землю, тем меньше электрический потенциал. Электрический потенциал в зоне расте­кания тока распределяется по гиперболическому закону (рис. 2.23):

φ _x = k / х,

где k — постоянная величина, определяемая в зависимости от электрического сопротивления грунта и величины стекающего тока замыкания; х — расстояние от точки замыкания до земли.

Рис.2.23. Растекание тока в основании

Зона растекания тока практически составляет 20 м. За преде­лами этой зоны величины электрических потенциалов незначи­тельны, и их можно принимать нулевыми.

Напряжение прикосновения — это разность электрических по­тенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электро­установки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напря­жением. На рис. 2.24 изображена схема формирования напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, оказавшемуся поднапряжением, и его ногами. Напряжение прикосновение (U_np) равно разности потенциалов, под которыми находятся рука (φ_р) и ноги (φ_н) человека:

U_np = φ_р - φ_н.

Рис.2.24. Схема формирования напряжения прикосновения

Потенциал руки (φ_р) равен потенциалу корпуса, а потенциал ног (φ_р) равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с кор­пуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикос­новения фактически равно потенциалу корпуса. Если человек на­ходится в зоне растекания тока, то чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли, а следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потен­циалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности.

Напряжение шага возникает, когда человек находится в зоне растекания электрического тока восновании (земле). Схема фор­мирования напряжения шага показана на рис. 2.25. Как видно из рисунка, если ноги человека удалены на различное расстояние от точки стекания тока, которое, как правило, определяется разме­ром шага, то они будут находиться под различными потенциала­ми. В результате между ногами возникает напряжение шага, рав­ное разности потенциалов, под которыми находятся ноги. Чем дальше находится человек от точки замыкания тока на землю, тем более пологой является кривая растекания тока, и при одной и той же величине шага напряжение меньше.

Рис. 2.25. Схема формирования напряжения шага

Категорирование помещений по степени электрической опасно­сти. Помещения без повышенной опасности — это сухие, беспыль­ные помещения с нормальной температурой воздуха и с изоли­рующими (например, деревянными) полами, т. е. в которых от­сутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасными.

Примером помещений без повышенной опасности могут служить обычные конторские помещения, инструментальные кладовые, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе цеха приборных заводов, размещенные в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой.

Помещения повышенной опасности характеризуются наличием одного из следующих пяти условий, создающих повышенную опасность:

• сырость, когда относительная влажность воздуха длитель­но превышает 70%; такие помещения называют сырыми;

• высокая температура, когда температура воздуха длительно (свыше суток) превышает +30 °С; такие помещения назы­ваются жаркими;

• токопроводящая пыль, когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль (например, угольная, металлическая и т. п.) в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т. п.; такие помещения называются пыльными с токопроводящей пылью;

• токопроводящие полы — металлические, земляные, желе­зобетонные, кирпичные и т. п.;

• возможность 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.

Примером помещения с повышенной опасностью могут слу­жить лестничные клетки различных зданий с проводящими по­лами, складские неотапливаемые помещения (даже если они размещены в зданиях с изолирующими полами и деревянными стеллажами) и т. п.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих трех условий, создающих особую опасность:

• особая сырость, когда относительная влажность воздуха близка к 100 % (стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой); такие помещения называ­ются особо сырыми;

• химически активная или органическая среда, т. е. поме­щения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образующие отложения или плесень, действующие разру­шающие на изоляцию и токоведущие части электрообору­дования; такие помещения называются помещениями с химически активной или органической средой;

• одновременное наличие двух и более условий, свойствен­ных помещениям с повышенной опасностью.

Особо опасными помещениями является большая часть про­изводственных помещений, в том числе все цехи машинострои­тельных заводов, испытательные станции, гальванические цехи, мастерские и т. п. К таким же помещениям относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом.