Техника безопасности

Классификация помещений по опасности поражения током

Рис. 7.4 Распределение потенциала на поверхности земли

вокруг полушарового заземлителя

Для упрощения принимают, что земля во всём своём объёме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным сопротивлением ρ (Ом ∙ м). В данном случае ток по земле будет растекаться во все стороны по радиусам полушара и плотность его в земле будет убывать по мере удаления от заземлителя. На некотором расстоянии х от центра полушара плотность тока (А/м²) будет

q = I_з / 2π х².

Наибольшее сопротивление току оказывают слои земли, расположенные вблизи заземли-теля, т.к. ток здесь проходит по малому сечению. Очевидно, что максимальное сопротивле-ние току будет оказано на заземлителе и здесь будет наибольшее падение напряжения. Более удалённые участки грунта имеют большее поперечное сечение и оказывают меньшее сопро-тивление току. Если точка А находится на значительном удалении от электрода, т.е. х→∞, то потенциал её равен нулю. По мере приближения точки А к центру электрода растёт потенциал и на поверхности электрода, где расстояние от центра равно х_з = r заземлителя:

φ_з =U_з=I_з ρ/ 2π х_з.

Около 68% полного напряжения расходуется на участке от центра заземлителя до х=1м. В объёме земли, где проходит ток, возникает так называемое «поле растекания тока». Тео-ретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, и поле растекания можно считать распространяющимся лишь на расстояние 20 м от заземлителя (см. рис. 7.4). Таким образом, минимальный потенциал, т.е. U = 0 имеет точка х = ∞. На практике х = 20м.

В идеале потенциал земли вокруг шарового заземлителя изменяется по закону гиперболы В действительности при неоднородном грунте распределение будет происходить по каким-то другим кривым. На практике распределение потенциалов определяют с помощью вольт-метра, заземлителя и щупа и получают действительную кривую (см. рис. 7.4).

Напряжение прикосновения. Во всех случаях контакта человека с частями нормально или случайно находящимся под напряжением, это напряжение прикладывается ко всей цепи че-ловека, куда входят сопротивление человека (R_ч), пола или грунта и т.д.

Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека называется напряжением прикосновения или – есть падение напряжения в сопротивлении те-ла человека R_ч (Ом):

U_пр = I_ч R_ч,

где I_ч – ток, проходящий через человека по пути рука-ноги, А.

Численно напряжение прикосновения (рис. 7.5 а) равно разности потенциалов корпуса φ_к и точек почвы, в которых находятся ноги человека φ_н, т.е. в случае пробоя на корпус в любом двигателе получаем кривую растекания потенциалов I. В случае прикосновения человека к любому из двигателей он окажется под напряжением прикосновения равным разности потенциалов:

на первом двигателе U_пр1 = (φ_к - φ_н) = U_з – U_{н 1};

на втором двигателе U_пр2 = (φ_к - φ_н) = U_з – U_{н 2};

на третьем двигателе U_пр3 = (φ_к - φ_н) = U_з – (U_н3 = 0) = U_з = I_ч ∙ R_ч - наиболее опасный

случай прикосновения.

Таким образом, получаем график напряжения прикосновения II, который симметричен графику растекания потенциалов, но повёрнут на 180⁰. Ток, протекающий через человека при прикосновении, I_ч = U_пр / R_ч. Главная задача заземления свести к минимуму разность U_з –U_н.

Предельно допустимая величина U_пр. правилами не нормируется, но в практике обычно для расчётов она принимается равной 36 В.

Напряжение шага. Напряжение между ступня-

ми человека на поверхности земли с разными по-

тенциалами, обусловленное током замыкания на

землю называется шаговым напряжением или на-

пряжением шага (рис. 7.5 б).

Величину шага принимают равной 0,8 м. Макси-

мальное значение U_ш в непосредственной близос

ти от заземлителя, если одна нога на заземлителе,

а другая на расстоянии шага от него. Минималь-

ное значение U_ш за пределами поля растекания, т.

е. х=20 м.

Напряжённость шага также увеличивается с уве-

личением ширины шага. Ток, обусловленный на-

пряжением шага, I_ч = U_ш / R_ч. Напряжение шага

не должно превышать 40 В.

Следует отметить, что условия поражения челове

ка напряжением прикосновения и напряжением

шага различны, т.к. ток протекает по разным пу-

тям: через грудную клетку – от напряжения при-

косновения и по нижней петле – от напряжения

шага.Значительные напряжения шага вызывают

Рис. 7.5 Напряжение прикосновения (а) судорогу в ногах, человек падает, после чего цепь

и напряжение шага (б) замыкается вдоль всего тела человека.

Окружающая среда и окружающая обстановка усиливают или ослабляют опасность пора-жения током. Исходя из этого «Правилами устройства электроустановок» все помещения делятся по степени опасности поражения людей электрическим током на следующие три класса:

П о ме щ е н и я б е з п о в ы ш е н н о й о п а с н о с т и – сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами.

К таким помещениям относятся обычные конторские помещения, инструментальные, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе цехи приборных заводов, размещённые в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой.

П о м е щ е н и я с п о в ы ш е н н о й о п а с н о с т ь ю характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырости, когда относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %; такие помещения называют сырыми;

высокой температуры, когда температура воздуха длительно превышает + 30⁰ С; такие помещения называют жаркими;

токопроводящей пыли, когда по условиям производства в помещениях выделяется токо-проводящая технологическая пыль (угольная, металлическая и т.д.), в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т.п.; такие помещения назы-ваются пыльными с токопровоящей пылью;

токопроводящих полов – металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.п.;

возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам, корпусам электро-оборудования и т.п.

Примером таких помещений являются лестничные клетки зданий с проводящими пола-ми, складские неотапливаемые помещения (даже если они размещены в зданиях с изолирую-щими полами и деревянными стеллажами) и т.п.

П о м е щ е н и я о с о б о о п а с н ы е характеризуются наличием одного из следующих трёх условий, создающих особую опасность:

Особой сырости, когда относительная влажность близка к 100 % (стены, пол и предме-ты помещения покрыты влагой); такие помещения называются особо сырыми;

Химически активной среды, когда по условиям производства в помещениях содержатся пары и образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования; эти помещения называют помещениями с химически активной средой;

Одновременного наличия двух и более условий, свойственных помещениям повышенной опасности.

К особо опасным помещениям относится большая часть производственных помещений различных отраслей, работы с электричеством в металлических ёмкостях, кранах, экскаваторах, в мастерских, гальванических цехах, на земле под открытым небом или по навесами.