Электробезопасность, это система организационных, технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, а также электромагнитного поля и статического электричества. Из перечисленных факторов опасности, наиболее опасным и характерным для строительства является электрический ток и электрическая дуга [6].
Статистика электропоражений в строительстве выше, чем в других отраслях промышленности вследствие того, что работы часто ведутся вне помещений и персонал, обслуживающий механизмы с электроприводом, не всегда обладает достаточной подготовленностью в вопросах электробезопасности.
Воздействие электрического тока на организм человека может привести к тяжелым последствиям, т.к. поражаются жизненно важные системы — кровообращения и дыхания. Исход поражения зависит от электрического сопротивления тела человека, величины и частоты тока, продолжительности протекания тока, рода тока, путей протекания, состояния здоровья (заболевания сердечнососудистые, кожные, органов дыхания).
Сопротивление тела человека электрическому току, измеренное при напряжении 15-20 В промышленной частоты, составляет примерно 3000-5000 Ом и более. Если поверхностный слой кожи (эпидермис) в месте контакта с токоведущими частями будет удалён, то сопротивление уменьшается до 1000 Ом. Эта величина и принимается в качестве расчетной при расследовании электропоражений. Кроме толщины поверхностного слоя кожи, на величину сопротивления влияет также температура и влажность окружающего воздуха, величина приложенного напряжения, индивидуальные особенности человека и еще ряд факторов.
Основным поражающим фактором является величина тока. Человек начинает ощущать действие электрического тока промышленной частоты, протекающего по пути рука-рука, при значениях 0,5-1,6 мА. Это так называемый пороговый ощутимый ток, который в месте контакта с токоведущим проводником вызывает покалывание, легкое жжение. При увеличении тока действие его распространяется на мышцы кистей рук и при значениях 10-15 мА возникает эффект «неотпускания» (пораженный не может самостоятельно освободиться от действия тока). Дальнейшее возрастание тока приводит к усилению действия, затрудняется дыхание, и токи порядка 80-100 мА вызывают явление фибрилляции (хаотичное сокращение желудочков сердца). Если в данном случае человеку не оказать своевременную помощь, то исход может быть смертельным.
Ток промышленной частоты 50 Гц расположен в диапазоне наиболее активных в физиологическом отношении частот, т.к. вызывает судорожное непроизвольное сокращение мышц — электрический удар. Судорожное сокращение мышц может сопровождаться: потерей сознания; остановкой дыхания, остановкой сердца.
При длительном протекании тока через тело человека вероятность тяжелого исхода увеличивается, вследствие снижения сопротивления тела человека. Это обусловлено усилением притока крови к месту контакта с проводником, интенсификацией деятельности потовых желез и явлением частичного пробоя рогового слоя. Все это приводит к увеличению тока. Поэтому необходимо помнить, что быстрое освобождение пострадавшего от действия электрического тока — залог эффективной помощи.
В реальных производственных условиях на исход поражения влияет схема электросети, параметры ее изоляции и т. п. В промышленности применяются следующие схемы сетей:
а) 3-проводные с заземленной нейтралью;
б) 3-проводные с изолированной нейтралью;
в) 4-проводные с глухозаземленной нейтралью.
Непосредственно на строительной площадке, как правило, применяется третья схема, обеспечивающая возможность подключения электроустановки на линейное (установки 1, 3) и фазное (установка 2) напряжения (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Условия поражения электрическим током в 4-х проводной сети с глухозаземленной нейтралью: А, В, С — фазные провода, О — нулевой провод, R0 — заземление нейтрали, Rп — повторное заземление нулевого провода; 1, 2, 3 — электроустановки
В такой сети поражение электрическим током возможно по двум схемам:
а) при соприкосновении с фазным проводом (на рисунке показано в центре пунктирной стрелкой) или с корпусом электроустановки (на рисунке показано в центре сплошной стрелкой), в которой произошло повреждение изоляции (вторая точка контакта-земля) — это однофазное включение, когда путь протекания тока -рука — ноги;
б) при одновременном касании фазного и нулевого проводов (на рисунке показано справа, сплошными линиями) либо разных фазных проводов (например А и В на рис. 3.1, сплошная и пунктирная линии) — это однофазное и двухфазное включение соответственно, когда путь протекания тока — от руки к руке.
В первом случае величину тока, протекающего через тело человека, ограничивают электрические сопротивления обуви и пола, т.к. замкнутая электрическая цепь протекания тока проходит через тело человека от руки к ногам, обувь, пол, землю, заземляющий провод нейтрали, соответствующую фазную обмотку трансформатора. Во втором — величина тока определяется только приложенным напряжением и сопротивлением тела человека, т.к. ток проходит через тело человека (на рис. 3.1 от руки к руке), через нейтральный провод и фазную обмотку, при однофазном включении или через обе обмотки трансформатора при двухфазном включении.
При эксплуатации электрической сети на исход поражения, кроме схем сети и включения, будет влиять и окружающая среда. Помещения, в которых эксплуатируются электроустановки, по опасности электропоражения подразделяются на помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью и особо опасные помещения. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлены критерии степени опасности по наличию признаков повышенной и особой опасности.
Признаки повышенной опасности включают в себя наличие:
1) сырости (влажность длительно превышает 76%) или токопроводящей пыли;
2) токопроводящих полов;
3) высокой температуры (более 30° С);
4) возможности одновременного прикосновения человека к заземленным конструкциям с одной стороны, и к металлическим корпусам электроустановок — с другой.
К особо опасным условиям относятся химически активная среда и особая сырость (влажность воздуха близка к 100%). Электроустановки, эксплуатирующиеся на открытом воздухе, под навесами, рассматриваются как особо опасные.
Строящиеся промышленные и сельскохозяйственные объекты при наличии в них электроустановок (кран, бетономешалка, сварочный агрегат и т. д.) в отношении опасности поражения электрическим током необходимо рассматривать как особо опасные и предусматривать различные организационные и технические мероприятия, снижающие риск электропоражения.
В зависимости от сложности и опасности работ, связанных с электричеством, предусмотрено присвоение персоналу от первой до пятой квалификационной группы по технике безопасности. Первая квалификационная группа может быть присвоена (например, при работе с электроинструментом) на рабочем месте после инструктажа по электробезопасности с проверкой усвоенного материала и оформлением в установленном порядке (фиксируется в журнале с подписями). Удостоверение о проверке знаний (как это происходит при присвоении последующих квалификационных групп) при этом не выдается. Первую квалификационную группу присваивает лицо, ответственное за электрохозяйство организации или по его письменному указанию лицо, имеющее квалификационную группу не ниже третьей, а также инженер по охране труда, имеющей удостоверение на право инспектирования электроустановок организации. Вторая, третья, четвёртая и пятая квалификационные группы по технике безопасности присваиваются электротехническому персоналу после специального обучения, инструктажа и проверки знаний аттестацией комиссией. Все работы, связанные с подключением электроприемников, их ремонтом, должны выполняться электротехническим персоналом той организации, в состав которой входит ССО. На каждую установку должен иметься акт испытания (сопротивление изоляции, кратность срабатывания защиты и т. д.), который оформляется организацией, принимающей ССО.
Наиболее распространенной защитой от поражения электрическим током в сетях стройплощадок можно считать зануление, но применяется также и защитное заземление. Зануление выполняется электрическим соединением металлических частей электроустановок (обычно корпусов) с заземленной точкой источника питания электроэнергией (т.е. с неоднократно заземлённым нулевым проводом сети) при помощи нулевого защитного проводника (рис. 3.1). Защитное заземление выполняется преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Защитное заземление электроустановки в сети с изолированной нейтралью (а) и с глухозаземленной нейтралью (б): А, В, С — фазные провода; 1 — электродвигатель; 2 — защитное заземление; 3 — электрические сопротивления фаз; 4 — заземлитель нейтрали (стрелками указан путь протекания тока в замкнутой цепи при срабатывании защитного заземления)
Эффективность защитного заземления выше в сети с изолированной нейтралью. Зануление и защитное заземление по принципу действия различаются. Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения прикосновения до безопасного уровня (менее 40 В) за счёт малого сопротивления заземления (R3). Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с целью создания тока (Iкз), достаточного для срабатывания защиты, отключающей повреждённую установку (за время менее 0,2 с). В качестве защиты используются плавкие вставки, автоматы и т. д.