Защита от статического электричества

Все материалы по электрическим свойствам делят на проводники и изоляторы (диэлектрики). Если проводники способны проводить ток, то диэлектрики этой способностью не обладают. Поэтому на веществах и материалах, имеющих объемное удельное электрическое сопротивление более 10⁵ Ом×м, при трении, дроблении, интенсивном перемешивании происходит перераспределение электронов с образованием на поверхностях соприкосновения двойного электрического тока, что является непосредственным источником возникновения статического электричества.

Искровые разряды статического электричества могут вызвать взрыв и пожар.

Особенно большую опасность представляют разряды статического электричества, образующиеся при сливе и наливе легковоспламеняющихся и горючих жидкостей свободно падающей струей.

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества может происходить на приводных ремнях, транспортерах, при движении пылевоздушной смеси в трубопроводах, например, при транспортировке муки системами пневмо- или аэрозольтранспортом.

Заряды статического электричества могут накапливаться на людях, особенно если подошва обуви не проводит электрический ток, одежда и белье из шерсти, шелка или искусственного волокна; а также при движении по не токопроводящему полу или выполнении ручных операций с диэлектриками. Потенциал изолированного от земли тела человека может превышать 7кВ и достигать 45кВ. При соприкосновении человека с заземленным предметом вызывает искровой разряд. Энергия разряда этой искры может составлять 2,5 – 7,5 мДж. Кроме того, статическое электричество оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на человека, подобное мгновенному удару электрического тока. Ток при этом незначителен и непосредственною опасность для человека не представляет. Однако, искра, проскакивающая между телом человека и металлическим объектом, может явиться причиной производственного травматизма и даже при определенных условиях создать аварийную ситуацию.

В производствах, где существует опасность воспламенения взрывоопасных смесей разрядом с человека, необходимо обеспечить работающих электропроводящей (антистатической) обувью. Обувь считается электропроводящей, если электрическое сопротивление между электродом в форме стельки, находящимся внутри обуви, и наружным электродом меньше 10⁷ Ом.

Покрытие пола, выполненное из бетона толщиной 3см, спецбетона, пенобетона и т.д. считается электропроводящим.

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с поверхности получаемых и перерабатываемых веществ, используемых в производстве диэлектрических материалов, оборудования, а также тела человека необходимо предусматривать меры защиты от разрядов статического электричества.

Основными способами устранения опасности статического электричества являются:

- отвод зарядов путем заземления оборудования и коммуникаций; однако, заземление неэффективно, когда применяют аппараты и трубопроводы из диэлектрика или происходит в процессе технологических операций отложение на внутренней стороне стенки трубопроводов или оборудования нетокопроводящих материалов;

- добавление в электризуемые вещества антистатических добавок (графит, сажа, полигликоли и др.), позволяющих уменьшить сопротивление этих веществ;

- увеличение относительной влажности воздуха (общей или только в местах образования зарядов статического электричества) до 70-75%;

- применение антистатических веществ; наиболее важным свойством антистатических веществ является их способность увеличивать ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление материалов;

- ионизация воздуха; сущность этого способа заключается в образовании положительных и отрицательных ионов воздуха, которые нейтрализуют заряды статического электричества;

- ограничение скорости движения твердых и жидких веществ в коммуникациях и оборудовании; заведомо безопасной скоростью движения и истечения диэлектрической жидкости является 1,2 м/с.

Практический способ устранения опасности от статического электричества выбирают с учетом эффективности и экономической целесообразности.

Пожарная безопасность в электроустановках и

Противопожарная защита

Проектирование новых или реконструкция действующих предприятий предусматривает комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов, что в свою очередь может привести к концентрации производственных и энергетических мощностей, в результате чего увеличивается опасность возникновения взрыва и пожара.

Для обеспечения взрывобезопасности проектируемого предприятия, производственные помещения классифицируют по взрывоопасности в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Установлено шесть классов взрывоопасных зон и помещений.

В-I, в которых выделяются горючие газы или пары легко воспламеняющихся жидкостей (ЛФЖ) в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работ.

В-I а, в которых взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом могут образовываться только в случае аварий.

В-I б, аналогичны зонам класса В–Iа, но отличаются рядом особенностей, основные из которых – высокие значения нижнего концентрационного предела воспламенения образующихся газо-воздушных и паро-воздушных смесей (15% и более), а также небольшое количество взрывоопасных смесей не более 5% свободного объема помещений.

В-I г – пространства у технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ.

В-II – помещения и зоны, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.

В-II а, в которых взрывоопасные пылевоздушные смеси могут образовываться только в случае аварий или производственных неисправностей.

Данная классификация производственных помещений необходима для правильного выбора электрооборудования, светильников и электропроводок.

Следует размещать электрооборудование таким образом, чтобы уменьшить возможность его контактов с взрывоопасной средой. Если по условиям производства добиться этого невозможно, то устанавливаемое во взрывоопасных зонах электрооборудование должно полностью соответствовать классам взрывоопасных помещений, зон и наружных установок.

В табл. 3.6 представлен выбор исполнения электрооборудования для взрывоопасных помещений.

Таблица 3.6

При выборе конструкций машин и аппаратов учитывают степень пожарной опасности помещений, где они будут установлены. Правилами устройства электрооборудования определена классификация этих помещений.

Пожароопасными помещениями называют помещения или наружные ус­тановки, в которых применяют или хранят горючие вещества.

Пожароопасные помещения согласно ПУЭ подразделяют на следующие классы.

Помещения класса П-I. К ним относят помещения, в которых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45⁰С, например, склады масел, установок регенерации масел и т.п.

Помещения класса П-II. K ним относят помещения, в которых выделяют­ся горючие пыль или волокна, переходящие во взвешенное состояние. Воз­никающая при этом опасность ограничена пожаром, но не взрывом, либо в силу физических свойств пыли или волокон (дисперсность, влажность, ниж­ний предел взрыва составляют 65 г/м³), либо в силу того, что содержа­ние их в воздухе по условиям эксплуатации не достигает взрывоопасной концентрации, например, малозапыленные помещения.

Помещения класса П-IIа. К ним относят производственные и склад­ские помещения, содержащие твердые или волокнистые горючие вещества, причём признаки, перечисленные выше для класса П-II отсутствуют.

Установки класса П-III. K ним относят наружные установки, в кото­рых применяют или хранят горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 45⁰С, например, склады угля, дерева и т.п.

Для предотвращения при пожаре переброски огня от одного здания в другое, при проектировании и строительстве предусматривают между ними противопожарные разрывы шириной не менее 10-20 м.

Выбор конструкции электрооборудования в зависимости от пожароопасности помещения осуществляют в соответствии с его классификацией, установленной ПУЭ:

Открытое оборудование, не имеющее специальных приспособлений для предохранения от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям, а также для предотвращения попадания внутрь них посторон­них тел.

Защищенное оборудование, имеющее приспособление для предохранения от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям, а также для предотвращения попадания внутрь них посторонних предметов.

Каплезащищенное оборудование, имеющее приспособления для предохранения его внутренних частей от попадания капель, попадающих отвесно.

Брызгозащищённое оборудование, имеющее приспособления для предохранения от попадания внутрь него водяных брызг, падающих под углом 45⁰ к вертикали с любой стороны.

Закрытое оборудование, у которого внутренняя полость отделена от внешней среды оболочкой, защищающей его внутренние части, от прикосновения пыли.

Обдуваемое оборудование снабжено вентиляционным устройством для обдувания его наружной части.

Продуваемое брызгозащищенное оборудование, в котором имеется воз­можность охлаждения его внутренних частей воздухом.

Пыленепроницаемое оборудование, имеющее оболочку уплотненную таким образом, чтобы она не допускала проникновения внутрь тонкой пыли.

Маслонаполненное оборудование у которого все нормально искрящие части погружены в масло таким образом, что исключает возможность соприкосновения между этими частями и окружающим воздухом.

Пожарная опасность электрического тока заключается в его тепловом проявлении, которое при определенных условиях превращается в источник зажигания горючей среды. Причинами пожара электроустановок являются: короткое замыкание; токовые перегрузки электроустановок; перегрев контактов с большими переходными сопротивлениями; электрические искры и дуги, возникающие при резком разрыве сети.

Токи короткого замыканиявозникают в результате повреждения изоляции токоведущих частей; неправильного выбора исполнения электрооборудования по условиям окружающей среды; попадания на изолированные провода металлических предметов; схлестывания проводов воздушной линии электропередач под действием ветра; а также ошибочных действий обслуживающего персонала при выполнении различных операций в электроустановках. В результате происходит перегревание и воспламенение изоляции проводов, а также расплавление их металлической токоведущей части.

Под токовыми перегрузками понимается такой режим работы электроустановки, когда в электропроводке длительное время протекает ток, превышающий допустимые величины.

Токовые перегрузки могут возникнуть в электрических сетях при включении в нее дополнительных электропотребителей. При этом возрастает мощность в сети, на которую она не рассчитана, одновременно повышается сила тока. В результате происходит перегрев и воспламенение электропроводки. Изложенное подтверждается формулами:

где Р_общ – общая (суммарная) мощность, на которую рассчитана электропроводка, кВт;

U – напряжение в сети, В (постоянная величина);

cosj - коэффициент мощности;

I – сила тока, на которую рассчитана электропроводка.

По закону Джоуля-Ленца электрический ток, преодолевая сопротивление проводника, выполняет работу, в процессе которой выделяется тепло. Свободные электроны при своем движении сталкиваются с атомами и молекулами, при этих столкновениях механическая энергия движущихся электронов переходит в тепловую. Количество тепла (q), выделяемого током в проводнике, равно:

где I – сила тока, А;

R – сопротивление проводника, Ом;

t – время действия тока, с.

Пожарную опасность представляют переходные (контактные) сопротивления в местах некачественного соединения проводов между собой при присоединении к электрическим машинам и аппаратам. Количество тепла, выделяющееся в переходных контактах с большим сопротивлением, может быть настолько значительным, что приводит к перегреву проводов в этой зоне и воспламенению изоляции.

Для предохранения от коротких замыканий и чрезмерных перегревов в цепь включают легкоплавкие предохранители или отключающие автоматы. Выбор предохранителей и автоматов осуществляют в зависимости от площади сечения проводов. В табл. 3.7. приведены показатели допустимой силы тока при данном сечении провода и величины тока, на которые должны сработать плавкие вставки или отключающие автоматы.

Таблица 3.7.

На рис. 3.11. показаны схемы исполнения вводов изолированных питающих проводов в электродвигатели. Исполнение вводных устройств зависит от класса взрывоопасности помещения. Вводные устройства электродвигателей, устанавливаемых во взрывоопасных помещениях классов В-I, В-Iа и В-II, выполняют в стальных водо-газопроводных трубах или в гибких герметичных металлических рукавах, а в помещениях классов В-IIа, В-Iб и В-Iг – в резинотканевых рукавах.

Рис.3.11. Исполнение вводов изолированных питающих проводов в электродвигатели:

а – в стальной трубе; б – через переходную коробку; в – в гибком металлическом рукаве; г –в резинотканевом рукаве; 1 – разъемное соединение трубы; 2 – коробка уплотнительная ФПЗ; 3 – наконечник металлического рукава с резьбой; 4 – гибкий металлический рукав; 5 – штуцер с накидной гайкой; 6 – хомут стяжной; 7 – резинотканевый рукав; 8–переходная коробка.

При разрыве и замыкании цепей могут возникнуть искры и электрические дуги. Предупреждение их возникновения во многом зависит от правильного выбора аппаратуры управления. В качестве элементов управления на предприятиях применяют электромагниты и автоматические выключатели типа АП с дугогасительными камерами.

Электромагнитные аппараты предназначены для пуска, останова и защиты электродвигателей от перегрузок. Основными частями магнитного пускателя являются контактор и биметаллические реле для защиты рабочей цепи от перегрева при ее перегрузке.

Работа автоматических воздушных низковольтных выключателей основана на электромагнитном принципе. При увеличении тока или уменьшении напряжения катушек автоматов против установленных номинальных величин срабатывает электромагнитный расцепитель, под действием пружины автомат выключается.

Для тушения электрооборудования и двигателей внутреннего сгорания применяют газовые средства пожаротушения – диоксид углерода (двуокись углерода), азот и продукты сгорания топлива (дымовые газы). Огнегасительное действие этих веществ сводится к понижению концентрации кислорода в зоне горения.

Двуокись углерода чаще всего применяют для тушения электрооборудования, двигателей внутреннего сгорания, а также в тех случаях, когда применение воды может вызвать повреждение аппаратуры и приборов.

В нормальных условиях двуокись углерода без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза. При 0⁰С, давлении 36ати переходит в жидкое состояние и называется углекислотой. Из одного литра жидкой углекислоты при 0⁰С образуется 506л газа. При подаче углекислоты через диффузоры происходит быстрое ее испарение и образуется углекислотный снег, который затем переходит в газообразное состояние. Эффект тушения при этом достигается за счет охлаждения зоны горения. Огнегасительная концентрация углекислого газа в воздухе составляет 30-35% по объему.

При тушении пожаров углекислотой необходимо учитывать, что при вдыхании воздуха, содержащего 10% углекислого газа, наступает паралич дыхания и смерть.

Азот не поддерживает горение и снижает концентрацию горючих газов и кислорода в зоне горения; применяется для тушения огнеопасных жидкостей.

Углекислоту и азот целесообразно применять в небольших помещениях. Они плохо тушат материалы, способные тлеть (дерево, бумажные кипы, рулоны и др.).

В последнее время широкое распространение для тушения загораний в электроустановках, находящихся под напряжением, всех видов нефтепродуктов и твердых материалов (за исключением щелочноземельных металлов), а также для тушения тлеющих очагов горения приобретают жидкие составы на основе галоидосодержащих соединений, тормозящих процесс горения. Основой этих составов является бромистый этил, обладающий способностью резко тормозить процесс горения , хорошо смачивая горящую поверхность. Огнегасительный эффект рассматриваемыми составами достигается при подаче в зону горения от 4,6 до 6,7% по объему. Наибольший объем защищаемого помещения ограничивается 3000 м³. Для подачи составов в очаги пожаров используют стационарные огнегасительные системы, передвижные установки и ручные углекислотные и порошковые огнетушители.

Углекислотные огнетушители типа ОУ состоят из стального баллона, заполненного жидкой углекислотой под избыточном давлением (6МПа). При открытии вентиля через раструб выбрасывается снегообразная углекислота с температурой – 72⁰С.

Порошковые огнетушители типа ОП предназначены для подавления загораний двигателей внутреннего сгорания и в электроустановках до 1 кВт. Огнетушитель состоит из корпуса с порошком, баллончика со сжатым газом и запорно-пускового устройства. Для приведения огнетушителя в действие необходимо дернуть пусковое кольцо с рычагом вверх. При этом произойдет прокол мембраны баллончика, газ устремится в корпус и выбросит порошок через распылитель.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем заключается механизм действия электрического тока на организм человека?

2. От каких параметров зависит термическое действие тока на организм человека?

3. Дайте определение понятию «фибрилляция сердца».

4. Какой величине равно минимальное сопротивление тела человека воздействию силы тока?

5. Какое время является длительным временем воздействия тока на организм человека?

6. При каких обстоятельствах может возникнуть электрическая дуга?

7. Расшифруйте условное обозначение характеристики напряжения электрической сети 380/220 В.

8. При каких условиях целесообразно использовать трехфазную четырехпроводную электрическую сеть?

9. В каком случае человек может оказаться под напряжением прикосновения?

10. В каком случае «напряжение шага» достигает максимального значения?

11. При каком условии напряжение шага равно нулю?

12. Какие средства защиты используют в нормальном режиме работы электроустановки?

13. Для какой цели и в каких случаях используют малые напряжения?

14. Что используют в качестве источников малого напряжения?

15. Для какой цели служит электрическое разделение сети?

16. Какие показатели характеризуют состояние изоляции?

17. Какая бывает изоляция по исполнению?

18. Какой смысл имеют буквенные обозначения сетей для электроснабжения жилых и общественных зданий, а также промышленных предприятий?

19. Какие требования предъявляют к сопротивлению системы защитного заземления?

20. Какую роль играет выравнивание потенциалов при контурном расположении электродов (заземлителей)?

21. В чем заключается отличие защитного заземления от зануления?

22. Что является причиной возникновения зарядов статического электричества?

23. В чем заключается классификация производственных помещений в зависимости от условий окружающей среды?

24. Из каких элементов состоит структурная схема устройства защитного отключения?

25. Какая допускается наименьшая высота расположения электропроводов в производственных помещениях над уровнем пола или рабочих площадок?

Тест по теме «Электробезопасность»

№	Вопрос	Альтернатива	Код
1.	По какой формуле определяют теплоту, выделяемую током в электрической цепи?	- qэл.=998 Р (1-h) - qэл. = I2 × R × t - по формулам, указанным в позициях 1.1. 1.2.	1.1. 1.2.   1.3.
2.	Какая сила тока вызывает фибрилляцию сердца?	- 10 мА - 40 мА - 100 мА	2.1. 2.2. 2.3.
3.	Какое сопротивление тела человека принимается в расчетах по обеспечению электробезопасности?	- 1000 Ом - 2000 Ом - 3000 Ом	3.1. 3.2. 3.3.
4.	Какое напряжение должно быть в нейтральной точке трансформатора при нормальном режиме работы электроустановки?	- U0 = 12 В - U0 = 24 В - U0 = 0	4.1. 4.2. 4.3.
5.	Допустимая величина напряжения прикосновения и силы тока на корпусе оборудования?	- 2 В и 0,3 мА - 3 В и 0,4 мА - 4 В и 0,3 мА	5.1. 5.2. 5.3.
6.	При каком значении шага (а, м) напряжение шага равно нулю?	- а =0,4 м - а = 0,8 м - а = 0 м	6.1. 6.2. 6.3.
7.	Какой величине равен радиус растекания тока при замыкании электрического провода на землю?	- 4 м - 10 м - 20 м	7.1 7.2. 7.3.
8.	Какое напряжение является верхним пределом малого напряжения?	- 12 В - 24 В - 42 В	8.1. 8.2. 8.3.
9.	Как определяют электрическую прочность изоляции?	- испытанием на пробой повышенным напряжением - измерением - специальными исследованиями	9.1. 9.2. 9.3.
10.	Какими буквенными обозначениями характеризуют трехфазную электрическую сеть с заземленной нейтралью при наружной электропроводке?	- L1, L2, L3, N - L1, L2, L3, РЕ - L1, L2, L3, РЕN	10.1. 10.2. 10.3.
11.	По какой формуле определяют силу тока на корпусе заземленного электрооборудования?		11.1.   11.2.     11.3.
12.	Какой величине должно соответствовать сопротивление системы защитного заземления?	- Rз ³ 3 Ом - Rз ³ 4 Ом - Rз ³ 5 Ом	12.1. 12.2. 12.3.
13.	При каком удельном объемном электрическом сопротивлении материал будет относиться к группе диэлектриков?	- ³ 103 Ом × м - ³ 104 Ом × м - ³ 105 Ом × м	13.1. 13.2. 13.3.

Ключ: 1.2; 2.2; 3.1; 4.3; 5.1; 6.3; 7.3; 8.3; 9.1; 10.1; 11.1; 12.2; 13.3.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: