Охрана труда
.pdf
потенциала внутри контура (кривые показывают распределение электрического потенциала внутри и за пределами контура).
Рисунок 3.47 Контурное заземление:
а — разрез по вертикали; б — вид в плане; в — распределение потенциалов;
—ток замыкания на землю; R з — сопротивление защитного заземления;
—шаговое напряжение; Uпр — напряжение прикосновения
Iз
Uш
Рисунок 3.48 Заземлитель с выравниванием потенциалов внутри контура (сетка):
а — вид в плане; б — форма потенциальной кривой
Как видно из показанных кривых, за пределами контура потенциал основания быстро снижается с увеличением расстояния, что может явиться причиной появления больших значений шагового напряжения в этих зонах. Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура вдоль проходов и проездов, в грунт закладывают специальные шины, как показано на рис. 3.49. Внутри помещений выравнивание потенциала происходит естественным путем через металлические конструкции, трубопроводы, кабели и другие проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.
Рисунок 3.49 Кривые изменения потенциала за пределами контура: I — без выравнивания; II — с выравниванием
Выполнение заземляющих устройств. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные — находящиеся в земле предметы, используемые для других целей.
Для искусственных заземлителей применяют вертикальные либо горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов применяют обычно стальные трубы диаметром 3...5 см, уголки размером от 40x40 до 60x60 мм длиной 2,5...3,5 м, прутки диаметром 10...12 мм и длиной до 10 м. Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода используют стальные полосы сечением не менее 4x12 мм или стальные прутки диаметром не менее 6 мм. Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7...0,8 м, после чего забивают электроды (рис. 3.50).
Рисунок 3.50 Установка стержневого заземлителя в траншее
В качестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле водопроводные и другие трубы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией; металлические конструкции и арматуру железобетонных конструкций зданий; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, и т. п.
Согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок, электрическое сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:
4 Ом в установках напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (при мощности источника тока — генератора или трансформатора менее 100 кВт допускается не более 10 Ом);
0,5 Ом в установках напряжением свыше 1000 В с изолированной
нейтралью;
в установках с заземленной нейтралью сопротивление заземления определяют расчетом исходя из требований по допустимому напряжению прикосновения.
Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также наружных установках заземление является обязательным при напряжении электроустановки свыше 42 В переменного и свыше 110 В постоянного тока.
В помещениях без повышенной опасности заземление электроустановок необходимо при напряжениях свыше 380 В переменного и 440 В постоянного тока. Во взрывоопасных помещениях заземление выполняют в любом случае независимо от напряжения установок.
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью.
Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части установки с заземленной нейтралью источника тока (генератора, трансформатора) или с нулевым рабочим проводником, который в свою очередь соединен с нейтралью источника тока.
Принципиальная схема зануления показана на рис. 3.51. Принцип действия зануления заключается в том, что при замыкании фазы на корпус 1 между фазой
инулевым рабочим проводом создается большой ток (ток короткого замыкания), обеспечивающий срабатывание защиты и автоматическое отключение поврежденной фазы от установки. Такой защитой могут являться плавкие предохранители или автоматические выключатели 2, устанавливаемые перед электроустановкой для защиты от токов короткого замыкания. Кроме того, поскольку корпус 1 установки заземлен через нулевой защитный проводник 3 и заземление нейтрали, до срабатывания защиты проявляется защитное свойство заземления. При занулении предусматривается повторное заземление 4 нулевого
рабочего провода на случай обрыва последнего на участке между точкой зануления установки и нейтралью сети.
Рисунок 3.51 Принципиальная схема зануления: 1 — корпус; 2 — аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители,
автоматические выключатели и т. п.); 3 — нулевой защитный проводник; 4—
повторное заземление; |
R |
з |
— сопротивления заземления нейтрали источника |
|
тока; R п — сопротивление повторного заземления нулевого защитного
проводника;
Iк
— ток короткого замыкания;
Uф
— фазное напряжение
Вэтом случае ток короткого замыкания стекает по повторному заземлению
вземлю и через заземление нейтрали на нулевую точку источника питания, т. е. обеспечивается работа зануления. Хотя в этом случае время срабатывания защиты может возрасти за счет увеличения электрического сопротивления цепи замыкания и уменьшения при этом величины тока короткого замыкания.
Устройства защитного отключения (УЗО) — это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения человека электрическим током. Опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, при снижении электрического сопротивления фаз относительно земли ниже определенного предела и по ряду других причин. В этих случаях происходит изменение определенных параметров электрической сети. При выходе контролируемого параметра за допустимые пределы подается сигнал на защитно-отключающее устройство, которое обесточивает установку или электросеть. УЗО должны обеспечивать отключение неисправной электроустановки за время не более 0,2 с. Типы применяемых УЗО разнообразны в зависимости от того, какой параметр электрической сети они контролируют.
Основными элементами всех типов УЗО являются: прибор защитного отключения — совокупность элементов, реагирующих на изменение контролируемого параметра сети (как правило, основным элементом является реле соответствующего типа, например реле напряжения или тока), и автоматический выключатель — устройство, служащее для соединения и разрыва цепей, он автоматически разрывает цепь питания электроустановки при поступлении сигнала от прибора защитного отключения.
На рис. 3.52 и 3.53 показаны принципиальные схемы наиболее
распространенных типов УЗО, первое из которых контролирует потенциал корпуса электроустановки, а второе — электрическое сопротивление изоляции фаз.
Основным элементом прибора защитного отключения УЗО, контролирующего потенциал корпуса 1, является реле напряжения 3, один контакт которого соединен с корпусом 1, а второй заземлен. При замыкании фазы на корпус на реле 3 подается напряжение, равное потенциалу корпуса относительно земли, т. к. заземленный контакт реле находится под нулевым потенциалом земли. При превышении напряжения на реле более того, на которое оно настроено, реле срабатывает, замыкая контакты обмотки катушки автоматического выключателя 2, разрывающего электрическую цепь и обесточивающего установку.
Рисунок 3.52 Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на напряжение корпуса относительно земли: 1 — корпус; 2 — автоматический выключатель; КО — катушка отключающая; 3 — реле
напряжения максимальное; |
R з |
— сопротивление защитного заземления; |
R в |
— сопротивление вспомогательного заземления;
Iз
— ток замыкания на землю;
Iр
— ток через реле напряжения
Рисунок 3.53 УЗО, реагирующее на сопротивление изоляции фаз (УЗО оперативного тока): 1 — источник постоянного тока; 2 — реле; 3 — изоляция фаз; 4 — трехфазный дроссель; 5 — однофазный дроссель; 6 — автоматический выключатель; Iо — оперативный ток; R зм — сопротивление замыкания на
землю
Необходимо, чтобы заземлитель контакта реле находился под нулевым потенциалом. Для этого он должен быть удален от заземлителя корпуса электроустановки на расстояние не меньше 15...20 м.
УЗО, контролирующее сопротивление изоляции фаз, имеет источник 1 постоянного оперативного тока и реле тока 2. Оперативный постоянный и очень небольшой (безопасный) ток протекает через землю, изоляцию фаз 3, трехфазный дроссель 4, предназначенный для получения нулевой точки сети, однофазный дроссель 5 и реле тока 2. Дроссель 5 предназначен для ограничения утечки переменного тока в землю, так как обладает большим сопротивлением для переменного тока и малым для постоянного.
При замыкании какой-либо из фаз на землю или уменьшении сопротивления изоляции фаз 3 меньше допустимого предела (например, за счет старения изоляции или воздействия на нее агрессивных паров и газов) сопротивление цепи протекания постоянного тока снижается, и по закону Ома возрастет величина оперативного тока. При превышении величины тока, на которую настроено реле 2, оно срабатывает, замыкая контакты обмотки катушки автоматического выключателя 6, разрывающего цепь питания электроустановки.
Средства индивидуальной защиты — электрозащитные средства (ЭЗС) (рис. 3.54). К СИЗ от поражения электрическим током относятся изолирующие средства, которые делятся на основные и дополнительные.
Основные ЭЗС — это средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, что позволяет с помощью их прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Для работы на электроустановках до 1000 В к ним относятся: изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения. При напряжении электроустановки свыше 1000 В основные средства включают изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения.
Дополнительные ЭЗС — это средства защиты, изоляция которых не может длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановок. Они применяются для защиты от напряжения прикосновения и шага, а при работе под напряжением исключительно с основными ЭЗС. К ним относятся: при напряжении до 1000 В — диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки; свыше 1000 В — диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.
ЭЗС (СИЗ) должны иметь маркировку с указанием напряжения, на которое они рассчитаны, их изолирующие свойства подлежат периодической проверке в установленные нормативами сроки.
Рисунок 3.54 Электрозащитные средства для работы на электроустановках: основные: 1 — клещи для вставки предохранителей; 2 — гаечный ключ; 3 — отвертка; 4, 6, 10— указатель напряжения; 5— пассатижи; 7 — резиновый коврик и дорожка; 8 — изолирующая подставка; 9 — токоизмерительные клеши; дополнительные: I — перчатки резиновые диэлектрические; 2, 3 — галоши и боты диэлектрические; 4 — туфли антистатические; 5 — сапоги диэлектрические
Глава 2
ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ
Задачей защиты от химических и биологических негативных факторов является исключение или снижение до допустимых пределов попадания в организм человека вредных веществ и микроорганизмов, контакта с вредными или опасными биологическими объектами. Вредные вещества и микроорганизмы могут попадать в организм человека со вдыхаемым воздухом, питьевой водой, пищей, проникать через кожу.
Поэтому задачей защиты является удаление веществ из зоны их образования; минимизация их попадания в воздух, воду, пищу; очистку загрязненного воздуха или воды от них перед попаданием в воздух рабочей зоны, территории предприятия, биосферу.
2.1. Защита от загрязнения воздушной среды
Задачей защиты воздушной среды от вредных выбросов и выделений является обеспечение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны, на территории предприятия, атмосфере населенных мест не выше предельно допустимых концентраций.
Эта цель достигается применением следующих методов и средств:
рациональное размещение источников вредных выбросов по отношению к рабочим местам;
удаление вредных выделений от источника их образования посредством местной или общеобменной вытяжной вентиляции;
применение средств очистки воздуха от вредных веществ;
применение индивидуальных средств защиты органов дыхания
человека.
Для того чтобы уменьшить загрязнение территории промышленного предприятия, а также населенных мест, выбросы загрязненного воздуха из цехов, помещений промышленных предприятий и технологических установок, удаляемого вентиляцией, осуществляют через высокие трубы с целью их лучшего рассеивания в атмосфере и снижения концентрации вредных веществ.
Рациональное размещение предусматривает максимально возможное удаление источников загрязнения воздуха химическими и биологическими веществами от рабочих мест, локализация источников вредных выделений в отдельных производственных помещениях.
Удаление вредных выделений, образующихся в технологическом процессе, осуществляется с использованием средств вентиляции и местных отсосов.
2.1.1 Вентиляция
Система вентиляции представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих воздухообмен в помещении, т. е. удаление из помещения загрязненного, нагретого, влажного воздуха и подача в помещение свежего, чистого воздуха. Системы вентиляции разнообразны, и их классификация представлена на рис. 3.55.
По зоне действия вентиляция бывает общеобменная, при которой воздухообмен охватывает все помещение, и местная, при которой обмен воздухом осуществляется на ограниченном участке помещения. По способу перемещения воздуха из помещения и в помещение вентиляция разделяется на естественную и механическую.
При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется благодаря возникающей разницы давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена прежде всего тепловым напором, возникающим из-за того, что более теплый воздух в помещении имеет меньшую плотность, чем более холодный воздух снаружи помещения. В результате более теплый воздух помещения поднимается вверх и удаляется из помещения через вытяжные трубы, а его место занимает свежий, более прохладный и чистый воздух, поступающий в помещение
через окна, двери, форточки, фрамуги, щели.
Рисунок 3.55 Классификация вентиляционных систем
На рис. 3.56 показана схема естественной вентиляции в помещении.
Рисунок 3.56 Схема естественной приточно-вытяжной вентиляции помещений
Тепловой напор можно определить по формуле
Р |
т |
g h (ρ |
п |
ρ |
вн |
), |
|
|
|
|
|||
где g — ускорение свободного падения, м/с2; h — расстояние между |
||||||
центрами приточного и |
вытяжного |
|
отверстий, м; ρп и ρвн — плотность |
|||
наружного и внутреннего воздуха, кг/м3.
Как видно из формулы, если снаружи помещения воздух более теплый, чем в помещении, удаления воздуха из помещения за счет теплового напора происходить не будет. Удаление воздуха в этом случае будет происходить за счет ветрового напора, возникающего в результате обдувания здания, в частности торца вытяжной трубы, расположенной, как правило, на крыше здания. Значение
ветрового напора можно определить по формуле
Р т k т (Vв2 / 2) ρн ,
где
Vв
— скорость ветра, м;
k т
— коэффициент, определяемый формой
трубы.
Организованная общеобменная вентиляция, при которой в помещение подается и из помещения удаляется заданное количество воздуха, называется аэрацией. Регулирование необходимого количества воздуха, подаваемого и удаляемого, обеспечивается необходимой площадью открытых окон, фрамуг и т. д. Аэрация помещения может быть рассчитана по специальной методике.
Для того чтобы увеличить коэффициент |
k |
т |
и тем самым улучшить |
|
естественную вентиляцию, на конце вытяжной трубы часто устанавливается специальное устройство, называемое дефлектором. Схема дефлектора показана на рис. 3.57.
Рисунок 3.57 Схема дефлектора: 1 — козырек защиты от осадков; 2 — цилиндрический патрубок; 3 — крепление патрубка; 4 — вентиляционная труба
Он представляет собой цилиндрический патрубок, расположенный на конце трубы. При обтекании этого патрубка на его торцах создается разряжение и улучшается естественная тяга за счет ветрового напора. Дефлекторы можно увидеть на крышах многих зданий как промышленных, так и жилых.
Для ориентировочного подбора дефлекторов определяют диаметр вентиляционнй трубы 4 по формуле
d 0,0188 |
L/V |
, м. |
|
|
|
в |
|
|
|
где L — необходимая производительность вентиляции, м3/ч; |
V |
— |
||
|
|
|
в |
|
принимается равной половине средней скорости ветра в наиболее жаркий месяц (например, для Москвы средняя скорость ветра равна 3,4 м/с, поэтому Vв = 1,7
м/с).