6.1. Основные виды опасностей и опасных действий

Вопрос Что следует понимать под опасностями и опасными действиями?

Ответ Существует два комплекса проблем при анализе электротравм – рассмотрение опасностей электроустановок и определение опасных действий персонала.

Опасность представляет включение человека в цепь электрического тока. Можно выделить следующие основные виды опасностей:

• двухфазное прикосновение, т.е. одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 6.1);

Рис. 6.1. Двухфазное прикосновение I_п = U_Л / R_п

• однофазное прикосновение, т.е. прикосновение человека, имеющего гальваническую связь с землей, к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 6.2);

Рис. 6.2. Однофазное прикосновение:

а – сеть с заземленной нейтралью: I_h = U_Ф / R_h; б – сеть с изолированной нейтралью: I_h = U_Ф / (R_h + R/3)

• прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, находящихся под напряжением в результате повреждения изоляции, например, к аварийному корпусу (рис. 6.3);

• включение под напряжение шага, т.е. между двумя точками цепи тока, находящимися друг от друга на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (рис. 6.4).

Рис. 6.3. Прикосновение к аварийному корпусу электроустановки Ih = UПD / Rh	Рис. 6.4. Включение под напряжение шага Ih = UШ / Rh

Параметрами, определяющими уровень электробезопасности, являются следующие: I_h – ток, проходящий через тело человека; R_h– сопротивление тела человека; U_ф, U_л – фазное и линейное напряжения сети; R – сопротивление проводов сети относительно земли; U_пр, U_ш – напряжения прикосновения и шага.

Основными факторами, влияющими на тяжесть электротравмы, являются ток, проходящий через тело человека, и длительность действия этого тока. Длительность действия тока, как правило, определяется временем срабатывания автоматической защиты.

Опасные действия персонала возможны при небезопасных работах, а также при выполнении им работ на небезопасных рабочих местах. При обслуживании электроустановок опасные действия связаны с их монтажом, демонтажом, включениями, отключениями, оперативными переключениями, а также профилактикой, осмотром, ремонтом и испытаниями.

При эксплуатации электрифицированных машин опасные действия возможны при работах на станках с электроприводом, при использовании электроинструмента и т.д. Электротравмы возможны и при выполнении таких работ, в которых электроустановки вообще не используются, но свои действия человек осуществляет вблизи действующих электроустановок. Например, опасны работы на крыше здания, скирдование сена, грузоподъемные работы, если они выполняются в зоне воздушной линии электропередачи.

Вопрос Какие факторы влияют на выбор предельно допустимых уровней токов?

Ответ В зависимости от значений факторов, определяющих условия поражения, с определенной статической вероятностью может наступить электротравма. В табл. 6.1 приведены предельно допустимые уровни токов, проходящих через тело человека [6.3]. Данные представлены для аварийных режимов двух видов электроустановок: 1) производственных – напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью; 2) бытовых – напряжением до 1000 В.

Таблица 6.1

Предельно допустимые уровни токов, проходящих через тело человека

Вид электроустановки	Предельно допустимые уровни токов, не более, при продолжительности воздействия t,с
	0,01 0,08	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	>1
1	650	250	125	85	65	50	6
2	220	100	55	40	30	25	2

Как видно из таблицы, нормы дифференцированы по назначению электроустановок (производственные и бытовые) и времени действия (от 0,08 с до 1,0 с и выше). В ГОСТе дифференциация предусмотрена также и по другим признакам: роду тока (постоянный и переменный 50 Гц), номинальному напряжению электроустановок (до 1 кВ, выше 1 кВ), режиму нейтрали источника питания (изолированная и глухозаземленная), состоянию электроустановок (нормальное и аварийное).

Вопрос Как классифицируются защитные меры в электроустановках?

Ответ Защитные меры включают в себя мероприятия и средства. Мероприятия подразделяются на организационные и технические. Для обеспечения безопасности работ в действующих электроустановках должны выполняться следующие организационные мероприятия:

• назначение лиц, ответственных за организацию и безопасность производства работ;

• оформление наряда или распоряжения на производство работ;

• осуществление допуска к проведению работ;

• организация надзора за проведением работ;

• оформление окончания работы, перерывов в работе, переводов на другие рабочие места.

Для обеспечения безопасности работ в электроустановках следует выполнять технические мероприятия:

• отключение установки (части установки) от источника питания;

• проверку отсутствия напряжения;

• механическое запирание приводов коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий и другие меры, исключающие возможность ошибочной подачи напряжения к месту работы;

• заземление отключенных токоведущих частей (наложение переносных заземлителей, включение заземляющих ножей);

• ограждение остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться.

Средства защиты от поражения электрическим током и электрической дугой целесообразно подразделять на средства, предупреждающие прикосновение человека к опасным элементам электроустановок, и средства, обеспечивающие защиту при прикосновениях как к токоведущим, так и к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением (табл. 6.2).

Таблица 6.2

Средства защиты от поражения электрическим током

Средства, предупреждающие прикосновение к токоведущим частям	Средства, защищающие при прикосновении
	к токоведущим частям	к нетоковедущим частям	к токоведущим и нетоковедущим частям
Коллективные
изоляционные покрытия, оболочки, ограждения	Устройства заземления токоведущих частей, устройства выравнивания потенциала	Устройства защитного заземления, зануления	устройства защитного отключения, разделяющие трансформаторы, источники малого напряжения
Индивидуальные
накладки, колпаки, каски, пояса монтерские, канаты страховочные, штанги, клещи, указатели напряжения	ковры, подставки, боты, галоши, кабины, площадки, лестницы, подъемники телескопические, инструмент слесарно-монтажный		перчатки

Вопрос Какие принципы положены в основу выбора защитных мер в электроустановках?

Ответ Опасность реализуется, если действия человека сопряжены с возможностью протекания через его тело тока, который, с учетом времени его действия, превышает допустимое для человека значение. Из этого следует, что существуют три группы защитных мер, обеспечивающих:

1. предупреждение возможности протекания тока через тело человека;

2. уменьшение значения возможного тока, протекающего через тело человека, до значения, ниже длительно допустимого;

3. уменьшение времени протекания тока через тело человека, если значение этого тока выше длительно допустимого.

Вопрос В чем заключается принцип действия защитного заземления?

Ответ Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования). Защитное заземление применяют в сетях с изолированной нейтралью при любом напряжении (рис.6.5, а), а также в сетях с заземленной нейтралью напряжением выше 1000 В (рис. 6.5, б).

Вопрос В чем заключается принцип действия зануления?

Ответ Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях (рис.6.6).

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с целью получения большого тока, способного обеспечить автоматическое отключение поврежденной электроустановки от сети.

Зануление применяют в сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Вопрос В чем заключается принцип действия защитного отключения?

Ответ Защитное отключение – защита, обеспечивающая отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнуть, в частности, при замыкании фазного провода на корпус, снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела и, наконец, в случае прикосновения человека непосредственно к токоведущей части, находящейся под напряжением.

Устройства в зависимости от принятых для них входных величин делятся на типы, реагирующие на потенциал корпуса, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности и т.д.

Наибольшими защитными свойствами обладают устройства защитного отключения, реагирующие на ток нулевой последовательности (рис. 6.7). Они позволяют обеспечить защиту человека, прикоснувшегося к токоведущим частям, находящимся под напряжением, в сетях до 1000 В.

Вопрос В чем заключается комплексный подход к выбору защитных мер?

Ответ Если вероятность возникновения электротравм является высокой при существующих защитных мерах, то необходимо существенное изменение всего комплекса мер. Как правило, можно предложить много дополнительных защитных мер, повышающих электробезопасность, но их внедрение будет ограничено финансовыми возможностями. Следовательно, главная задача при выборе защитных мер состоит в наиболее эффективном использовании выделенных финансовых ресурсов.

Ниже, в качестве примера рассмотрим выбор защитных мер, повышающих электробезопасность электродрели.

Вопрос Какие процедуры позволяют произвести группирование травм по общности причин их возникновения?

Ответ На этом этапе (этапе синтеза) выполняют следующие процедуры:

1. Определяют наиболее общий уровень рассмотрения всех опасностей при действиях с электродрелью.

2. Разделяют опасности на несовместимые группы, причем группы формируют по некоторым общим признакам, например, общности причин возникновения опасности.

3. Выделяют для каждой группы одно головное событие, которое в дальнейшем будет рассматриваться с помощью так называемого дерева отказов.

Рассмотрим опасности, возникающие при эксплуатации электродрели, и сведем их в табл. 6.3. Вероятности возникновения отдельных опасностей взяты из [6.4].

Таблица 6.3

Определение головного события дерева отказов

Опасности (схемы включения в цепь электрического тока)	Вероятность, %	Головные события	Вероятность, %
Двухфазные прикосновения	2	Прикосновение к токоведущим частям	22,4
Однофазное прикосновение между фазным и нулевым проводом	8,2
Однофазное прикосновение между фазным проводом и землей	12,2
Прикосновение между корпусом электродрели, на который произошло замыкание фазного провода, и землей	77,6	Прикосновение к корпусу электродрели, оказавшемуся под напряжением	77,6

Разделим опасности, находящиеся в левой колонке на несовместимые группы, учитывая, что общей причиной первых трех опасностей является наличие открытых токоведущих частей. Причиной четвертой опасности является повреждение изоляции фазного провода относительно корпуса электродрели. Два головных события приведены в правой части табл. 6.3.

Вопрос Какие процедуры позволяют перейти к количественной оценке защитных мер?

Ответ На этом этапе (этапе анализа) выполняют следующие процедуры: 1) определяют все события, которые могут вызвать головные события; 2) определяют отношения между событиями с помощью логических операций И или ИЛИ; 3) производят количественный анализ.

Ниже дан анализ головного события "Электротравма при прикосновении к корпусу электродрели", дерево отказов которого приведено на рис. 6.8. Головное событие А произойдет, если будут иметь место все четыре события Б, В, Г и Д, представленные входами логической операции И. Наличие напряжения на корпусе электродрели (событие Б) возможно, если имевшее место замыкание токоведущих частей на ее корпус (событие Е) не было устранено перед ее применением (событие Ж). Касание человеком корпуса электродрели (событие В) возможно при любом из событий И, К и Л, которые представлены входами логической операции ИЛИ.

Ток, проходящий через тело человека, может превысить допустимое значение (событие Г) как при источнике напряжением не более 42 В (событие М) при длительном прикосновении, так и при источнике напряжением более 42 В (событие Н) при неэффективных индивидуальных защитных средствах (событие Т) и неэффективных автоматических средствах защиты (событие С). Под неэффективностью средств защиты понимается их отсутствие или сознательное неприменение, а также несоответствие их параметров установленным нормам. Индивидуальная сопротивляемость человека к действию электрического тока будет ослаблена (событие Д) при неблагоприятной окружающей среде (событие П) или неудовлетворительном его самочувствии (событие Р).

Рис. 6.8. Дерево отказа "Электротравма при прикосновении к корпусу электродрели"

На рис. 6.9 представлено это же дерево с указанными вероятностями событий для интервала времени продолжительностью один год. Предположим, из статистики известно, что в этот интервал времени произошла 21 электротравма в расчете на 1 млн электродрелей. Вероятность головного события составила

Средняя серьезность электротравмы, соответствующая ожидаемым потерям при несчастном случае, принята равной у.е. Ожидаемые средние потери от электротравм при использовании одной электродрели в течение года составили у.е./год.

Вопрос Как наиболее эффективно использовать средства, выделенные на безопасность труда?

Ответ Поскольку при повышенной безопасности затрачиваются деньги, то защитные меры должны приводить или к снижению вероятности головного события или к снижению серьезности его последствий.

Защитные меры, приведенные в табл. 6.4., направлены на уменьшение вероятности возникновения причин электротравматизма при работах с электродрелью.

Первый вариант предлагаемых мер состоит в том, что сопротивление изоляции электродрели будет гарантированно замеряться периодически через 6 месяцев, а также перед каждым применением электродрели. При выполнении этого условия вероятность использования электродрели, имеющей поврежденную изоляцию, уменьшится. Однако полностью исключить возможность повреждения изоляции во время работы нельзя.

Второй вариант защитных мер состоит в том, что применение диэлектрических перчаток уменьшит вероятность электротравмирования человека при работе с электродрелью за счет уменьшения тока, проходящего через тело, до значения, меньше порогового ощутимого.

Третий вариант заключается в том, что УЗО и существующая максимальная защита будут резервировать друг друга, существенно повысив тем самым надежность аварийного отключения электродрели от электрической сети. Затраты на покупку УЗО составляют 25 у.е. При сроке эксплуатации УЗО равном 10 лет ежегодные затраты равны 25 у.е./10 лет.

Таблица 6.4

Варианты предлагаемых защитных мер

№ п/п	Защитные меры	Затраты, у.е.	Эффект
1	Гарантия соблюдения требований к испытаниям изоляции электродрели	1	Снижение вероятности события Ж до 0,1
2	Гарантия того, что работы с электродрелью напряжением более 42В будут выполняться с применением диэлектрических перчаток	2	Снижение вероятности события Л до 0,1 и события Н до 0,001
3	Подключение электродрели напряжением более 42В к сети с использованием УЗО	25 у.е. 10 лет	Снижение вероятности события Н до 0,01

Поскольку затраты и прибыли выражены количественно, сравнение вариантов может быть избавлено от субъективности, часто вызываемой пространными описаниями. Результаты расчетов сведены в табл. 6.5.

Таблица 6.5

№ п/п	Затраты, у.е.	Исходная вероятность головного события	Новая вероятность головного события	Исходные потери	Новые потери	Прибыль	Затраты/ прибыль
1	1	21 10-6	12,6 10-6	4,2	2,52	1,68	0,59
2	2	21 10-6	1,3 10-6	4,2	0,26	3,94	0,51
3	2,5	21 10-6	4,2 10-6	4,2	0,84	3,36	0,74

Наиболее выгодно затрачивать средства на вариант, имеющий наименьшее отношение затраты/прибыль. Этот вариант следует реализовать в первую очередь.