Электробезопасность
Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. Защиту от поражения электротоком осуществляют: обеспечением недоступности токоведущих частей от случайных прикосновений; электрическим разделением сети; устранением опасности поражения при появлении напряжения на частях машины; применением специальных электрозащитных средств; организацией безопасной эксплуатации электроустановок. Опасность воздействия электрического тока зависит от двух факторов:
· времени протекания тока через тело человека;
· силы тока.
Эти два фактора независимы один от другого, и серьезность электротравмы будет большей или меньшей, в зависимости от величины каждого из них. Сила тока, опасная для человека, зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления тела человека. При попадании человека под действие электрического напряжения, его тело реагирует на электрический ток как обычный электроприемник, обладающий некоторым внутренним сопротивлением:
· ток, величиной 5 мА человеком почти не ощущается;
· ток до 10 мА ощущается, но опасных последствий не имеет;
· ток, силой 200 мА при кратковременном воздействии не вызывает органических повреждений, но при воздействии дольше 2 секунд может вызвать рефлекторное сокращение мышц, находящихся в непосредственном контакте с источником тока, затруднение дыхания, судороги и даже паралич мышц, а также остановку сердца.
· ток, силой более 500 мА, даже при кратковременном влиянии на человека, приводит к наиболее печальным последствиям: параличу мышц грудной клетки или сердечных мышц, внутренним термическим повреждениям тканей, вплоть до глубоких ожогов и, следовательно, летальному исходу.
В соответствии с гост, значение напряжения, не превышающее 50 В, считается безопасным. Значение безопасного напряжения определено с учетом предельной величины тока, который может выдержать тело человека, обладающее минимальным электрическим сопротивлением, при некоторых условиях. Это значение учитывает также максимально допустимое время воздействия электрического тока на человека, при котором не возникает опасных физиологических последствий.
Любой вид опасности воздействия электрического тока на человека связан с прямым или непрямым контактом. Прямые контакты происходят вследствие неосторожного или невнимательного поведения человека, например: человек случайно прикасается к кабелю, находящемуся под напряжением; ребенок вставляет металлический предмет в электрическую розетку; человек использует удлинитель с поврежденной изоляцией кабеля или с разбитым корпусом; в распределительном шкафу или щитке человек может прикоснуться к шине, находящейся под напряжением; металлическим инструментом человек повреждает скрытую в стене электропроводку при сверлении или забивании гвоздя в стену. Можно привести еще множество примеров.
Непрямой контакт наиболее опасен, так как в отличие от прямого контакта, его невозможно предвидеть. Это контакт человека с металлическими частями электрооборудования, случайно оказавшимися под напряжением вследствие повреждения изоляции. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна быть применена, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разделительный трансформатор, малое напряжение, двойная изоляция, выравнивание потнциалов. Если не предусмотрена соответствующая защита, человек получает удар электрическим током. Заземлением называется преднамеренное соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрооборудования через металлические детали, закладываемые в землю и называемые заземлителями, и детали, прокладываемые между заземлителями и корпусами электрооборудования, называемые заземляющими проводниками. Проводники и заземлители обычно делаются из низкоуглеродистой стали. Напряжением прикосновения называется напряжение на корпусе электрооборудования с поврежденной изоляцией, к которому может прикоснуться человек, то есть имеется разность потенциалов между основанием, на котором стоит человек, и корпусами оборудования, которых он может коснуться. Это напряжение зависит от состояния заземления, расстояния между человеком и заземлителем, сопротивления основания, на котором стоит человек. Если соединить посредством проводников места возможного касания телом человека, то не будет разности потенциалов и опасности поражения током. Выравнивание потенциалов корпусов оборудования и конструкций осуществляется присоединением конструкций и всех корпусов к контуру заземления и применяется как дополнительный технический способ защиты при наличии заземления в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных. Применение выравнивания потенциалов обязательно в помещениях для содержания животных. Заземление и защитные меры безопасности регламентируются правилами устройства электроустановок. Существуют два способа защиты людей от прямых контактов.
Первый способ: запретить доступ к находящимся под напряжением частям оборудования. Основная защита обеспечивается путем удаления на расстояние или изолирования токоведущих элементов оборудования. Основная защита должна осуществляться таким образом, чтобы токоведущие элементы оборудования были недоступны для любого, даже случайного прикосновения. Защита достигается с помощью ограждений, защитных оболочек, закрытых электрошкафов, розеток со шторками, изоляции, которые делают недоступными для пользователя опасные токоведущие элементы оборудования. Дополнительная защита обеспечивается установкой устройств дифференциальной защиты, которые чаще называют устройствами защитного отключения (УЗО). Эти устройства были изобретены еще в 1928 году и первоначально предназначались для обеспечения электробезопасности при непосредственном прикосновении к токоведущим частям высоковольтных электроустановок, а затем были значительно усовершенствованы по таким основным параметрам как чувствительность, быстродействие и надежность. Именно УЗО в экономически развитых странах в настоящее время является наиболее распространенным устройством, обеспечивающим электробезопасность как в жилых и общественных зданиях, так и в электроустановках общепромышленного и сельскохозяйственного назначения. Только в жилых зданиях стран Европы в настоящее время установлено более 700 миллионов УЗО, что позволило избежать смертельного электротравматизма многих тысяч людей. Установка этих устройств в большинстве случаев является обязательной. Применение УЗО регламентируют Правила устройства электроустановок. В частности, установка УЗО чувствительностью не более 30 мА является обязательной для электророзеток до 32 А включительно; для электрооборудования, установленного во влажных помещениях, во времянках, торговых палатках и павильонах, на стройплощадках, сельскохозяйственных и других объектах. Особо следует отметить необходимость установки УЗО для электрооборудования парковых аттракционов и цирков в соответствии с гост. Во всех прочих случаях дополнительная защита настоятельно рекомендуется.
Второй способ защиты от прямых контактов это использование для питания электрооборудования малого напряжения от понижающего трансформатора.
Как уже было сказано, непрямые контакты происходят по причинам, не зависящим от действий человека. Они связаны с возникшими неисправностями внутри электрооборудования.
Для защиты от непрямых контактов также существуют два способа. Первый: использовать электроприборы и оборудование с изоляцией класса II (двойная изоляция). Второй: автоматически отключить установку в случае утечки тока, для чего необходимы: заземление - надежное соединение корпусов приборов с заземлителем; качественно выполненный заземлитель; применено устройство защитного отключения с соответствующими параметрами.
Три степени опасности помещений.
В отношении опасности поражения людей электрическим током все помещения делятся на три вида: не представляющие повышенной опасности, с повышенной опасностью и особо опасные. К помещениям с повышенной опасностью относятся те, в которых присутствует хотя бы одно из следующих условий: сырость или электропроводящая пыль; токопроводящие полы; высокая температура или возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования - с другой. К особо опасным относятся сырые помещения, влажность воздуха в которых близка к 100%, и помещения, в которых имеется одновременно два или более факторов, соответствующих повышенной опасности. Если в помещении отсутствуют перечисленные выше условия, оно является помещением без повышенной опасности.
Cовременные ванные комнаты следует отнести к разряду особо опасных помещений, поэтому рассмотрим оборудование ванной комнаты более подробно. Основным источником опасности в ванной является появление напряжения на металлических частях светильников, электроприборов и трубопроводов вследствие утечки тока через поврежденную изоляцию электроустановок и проводов (кабелей). Утечка может быть вызвана ухудшением изоляции под действием влаги, тепла, механических воздействий и пр. Иными словами, электроприбор с неисправной электроизоляцией способен ударить человека током. Причем ударить значительно сильнее, чем если бы это произошло в любом другом помещении квартиры или дома. Почему сильнее? Потому, что одним из факторов опасного воздействия электрического тока является величина силы тока, протекающего через тело человека. Как следует из закона Ома, эта величина прямо пропорциональна приложенному напряжению - в квартирной электросети оно равно 220 В, и обратно пропорциональна сопротивлению, а в данном случае сопротивлению тела человека, имеющему величину примерно 500 Ом. Находясь в ванной комнате, мы, как правило, не имеем обуви на ногах и стоим на влажной токопроводящей поверхности. Сила тока составит 440 мА. Вот почему вероятность поражения электрическим током в ванной комнате намного выше, чем в жилой комнате квартиры или дома, а последствия такого поражения намного серьезнее.
В ванной комнате существует еще одна опасность: вероятность возникновения пожара! Пожар начинается с возгорания имеющегося в ней электрооборудования. Например, ток утечки, величиной 500 мА, протекающий через поврежденную и поддерживающую горение изоляцию, в течение некоторого времени, способен вызвать ее возгорание. Токи утечки, проходящие по металлическим деталям - трубам, металлоконструкциям подвесных потолков, и т. д., нагревают их, что также может привести к пожару.
Как сделать свое пребывание в этом помещении безопасным? Читаем ПУЭ: "в саунах, ванных комнатах, санузлах, душевых должна применяться скрытая электропроводка. Не допускается прокладка проводов с металлическими оболочками, в металлических трубах и металлических рукавах". Как видим, никаких особых требований к электропроводке ванной комнаты правила не предписывают: это должна быть трехпроводная система - фазный проводник, нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Ранее применялась двухпроводная система, в настоящее время ее применение не допускается. Провод (кабель) должен иметь двойную изоляцию. Конструкция этого кабеля такова: изоляцию имеет каждый из проводников и затем проводники все вместе заключены в одну или две изолирующие оболочки.
Сечение проводника должно соответствовать подключаемой нагрузке, что также регламентируют ПУЭ. Прокладка проводов в резиновой изоляции не рекомендуется, поскольку резина со временем становится хрупкой и растрескивается - появляется путь для токов утечки. Эта рекомендация относится не только к ванной комнате, но и ко всем прочим помещениям. Трехпроводная система нужна для того, чтобы можно было заземлить корпуса всех электроприборов, находящихся в ванной комнате: стиральной машины, душевой кабины, джакузи, нагревателей воды, светильников и т. д. Скрытой электропроводка должна выполняться даже если во всех остальных помещениях она открытая. Почему нельзя применять провода с металлическими оболочками, в металлических трубах и рукавах - надеюсь понятно: наличие в особо опасном помещении дополнительных металлических элементов, которые при определенных условиях могут оказаться под напряжением. Для прокладки проводки можно использовать электротехнические пластмассовые трубы и короба с соединительными элементами, обеспечивающими необходимую степень защиты. К степеням защиты мы вернемся чуть позже. Зачем необходимо защитное заземление? Полагаю, что многие знакомы с ситуацией, когда коснувшись корпуса работающей стиральной машины или холодильника, ощущается легкое пощипывание, которое вызывала "разрядка" потенциала, появившегося на корпусе прибора из-за микроутечек тока вследствие износа изоляции. Если бы это были не микроутечки, а пробой фазы на корпус прибора, то пощипыванием дело вряд ли бы ограничилось. Защитное заземление как раз и призвано предотвратить поражение человека электрическим током при прикосновении к частям электроустановок, которые при каких-либо неисправностях могут оказаться под напряжением. Вероятность такого поражения при наличии заземления и защитного отключения становится минимальной. Для повышения уровня безопасности необходимо заземлить не только электроприборы, установленные в ванной комнате, но и корпус металлической ванны или душевого поддона; на них для этого предусмотрена специальная клемма. Заземлять также следует металлические водопроводные трубы. Заземление должно выполняться проводом с сечением не менее сечения фазного проводника.
Какие электроустановочные изделия и осветительные приборы можно применять в ванной комнате? Читаем ПУЭ дальше: "В ванных комнатах, душевых и санузлах должно использоваться только то электрооборудование, которое специально предназначено для установки в соответствующих зонах указанных помещений... В саунах, ванных комнатах, парилках и т. п. установка распределительных устройств и устройств управления не допускается". Под устройствами управления авторы правил подразумевают выключатели, а под распределительными устройствами подразумеваются щитки или боксы с аппаратами защиты. Исключением из правила являются выключатели со степенью защиты не ниже IP44, с инфракрасным или радиоуправлением.
Степень защиты и зоны опасности.
Правилами устройства электроустановок регламентируется установка электрооборудования, имеющего ту или иную степень защиты, в зависимости от зоны опасности помещения, в которой это оборудование предполагается разместить. В ванной комнате имеются четыре такие зоны опасности, характеризуемые следующим образом:
· зона 0 - объем в пределах самой ванны или душевого поддона;
· зона 1 - объем, ограниченный вертикальной поверхностью в пределах ванны или душевого поддона;
· зона 2 - объем, ограниченный вертикальной поверхностью зоны 1 и вертикальной поверхностью, расположенной на расстоянии 60 см от нее параллельно к ней;
· зона 3 - объем, ограниченный наружной поверхностью зоны 2 и вертикальной поверхностью, расположенной на расстоянии 240 см от нее.
В каждой из этих зон должно устанавливаться только то электрооборудование, которое имеет соответствующую степень защиты от попадания в него воды и посторонних предметов. На корпусе электроприбора должна быть соответствующая маркировка. Не рекомендуется применение изделий, не имеющих обозначения степени защиты на корпусе и (или) в паспорте изделия.
· В зоне 0 устанавливается электрооборудование со степенью защиты IP47. Могут использоваться электроприборы напряжением до 12 В, причем источник питания (трансформатор) должен размещаться за пределами зоны;
· в зоне 1 могут устанавливаться только водонагреватели, имеющие степень защиты IP45;
· в зоне 2 можно установить водонагреватели, светильники, розетки со степенью защиты не менее IP44;
· в зоне 3 допускается установка штепсельных розеток со степенью защиты IP41, подключаемых к сети через устройство защитного отключения с током срабатывания до 30 мА или через разделительный трансформатор.
Аббревиатура IP - это, международный стандарт, применяемый для классификации электрооборудования. Первая цифра обозначает степень защиты от прикосновения к токоведущим элементам и попадания внутрь прибора посторонних предметов. Вторая цифра - это степень защиты от попадания внутрь изделия воды.
Аппараты защиты. Выбор и функции.
В любой квартире, доме или офисе распределение электроэнергии должно находиться под полным и постоянным контролем. Это требование вызвано тем, что кроме нормальных рабочих токов в электроустановке могут возникать и крайне нежелательные токи, такие, как ток утечки, ток перегрузки и ток короткого замыкания. Результатом действия этих нежелательных токов является выход из строя оборудования, электротравмы людей и пожар. Именно на прерывание этих нежелательных токов направлено действие различных аппаратов защиты - автоматических выключателей, предохранителей и дифференциальных выключателей, обеспечивающих электробезопасность. В соответствии с правилами устройства электроустановок наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN при фазном напряжении 220 В составляет 0,4 сек. Естественно, что чем меньше время отключения, тем безопаснее электроустановка для потребителя. Время отключения, как правило, зависит от величины нежелательных токов.
Рассмотрим более подробно, из каких аспектов складывается электробезопасность:
· защита от короткого замыкания;
· защита от перегрузки;
· защита от косвенного прикосновения - в случае нарушения изоляции под напряжением могут оказаться проводящие элементы переносных или стационарных электроприборов и прикосновение к ним приведет к электротравме;
· защита от пожара - в случае нарушения изоляции может возникнуть ток утечки или ток короткого замыкания, которые вызовут искрение и электрическую дугу, при этом велика вероятность возгорания проводки и пожара;
· защита от прямого прикосновения к проводам и другим токоведущим элементам электроустановки, находящимся под напряжением.