Электробезопасность
Статистика электротравматизма показывает, что смертельные поражения электрическим током составляют 2,7 % общего числа смертельных случаев(у нас в РФ).
Согласно ПТЭ и ПТБ все электроустановки принято разделять на 2 группы:
•	установки напряжением до 1000 В; 
•	установки напряжением выше 1000 В. 
Следует отметить, что число несчастных случаев в электроустановках напряжением до 1000 В в 3 раза больше, чем в электроустановках напряжением выше 1000 В.
Это объясняется тем, что установки напряжением до 1000 В применяются более широко, а также тем, что контакт с электрооборудованием здесь имеет большее число людей, как правило, не имеющих электрическую специальность. Электрооборудование выше 1000 В распространено меньше, и к его обслуживанию допускаются только высококвалифицированные электрики.
Опасность поражения электрическим током отличается от прочих опасностей тем, что человек не в состоянии без специальных приборов 
обнаружить ее дистанционно, как например движущиеся части машин, раскаленный металл и т. п.
Наличие напряжения обнаруживается часто слишком поздно, когда человек уже оказался под напряжением.
Причины электротравматизма
Наиболее распространенными причинами электротравматизма являются:
•	появление напряжения там, где его в нормальных условиях быть не должно (на корпусах оборудования, на технологическом оборудовании, на металлических конструкциях сооружений и т. д.). Чаще всего происходит это вследствие повреждения изоляции; 
•	возможность прикосновения к неизолированным токоведущим частям при отсутствии соответствующих ограждений; 
•	воздействие электрической дуги, возникающей между токоведущей частью и человеком в сетях напряжением выше 1000 В, если человек окажется в непосредственной близости от токоведущих частей; 
•	прочие причины. К ним относятся: несогласованные и ошибочные действия персонала; подача напряжения на установку, где работают люди; оставление установки под напряжением без надзора; допуск к работам на отключенном электрооборудовании без проверки отсутствия напряжения и т.д. 
Действие электрического тока на организм человека
Электрический ток, проходя через живые ткани, оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействия. Это приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местные повреждения тканей и органов, так и общее повреждение организма.
Рассмотрим различные виды электропоражений.
Электрический удар – это поражение внутренних органов человека.
Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. При токах, больших 10 – 15 мА, человек неспособен самостоятельно освободиться от токоведущих частей и действие тока становится длительным
(неотпускающий ток). При длительном воздействии токов величиной несколько десятков миллиампер и времени действия 15 – 20 секунд может наступить паралич дыхания и смерть. Токи величиной 50 – 80 мА приводят к фибрилляции сердца, которая заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца, в результате чего прекращается кровообращение и сердце останавливается.
Как при параличе дыхания, так и при параличе сердца функции органов самостоятельно не восстанавливаются, в этом случае необходимо оказание первой помощи (искусственное дыхание и массаж сердца). Кратковременное действие больших токов не вызывает ни паралича дыхания, ни фибрилляции сердца. Сердечная мышца при этом резко сокращается и остается в таком состоянии до отключения тока, после чего продолжает работать.
Действие тока величиной 100 мА в течение 2 – 3 секунд приводит к смерти (смертельный ток).
Ожоги происходят вследствие теплового воздействия тока, проходящего через тело человека, или от прикосновения к сильно нагретым частям электрооборудования, а также от действия электрической дуги. Наиболее сильные ожоги происходят от действия электрической дуги в сетях 35 – 220 кВ и в сетях 6 – 10 кВ с большой емкостью сети. В этих сетях ожоги являются основными и наиболее тяжелыми видами поражения. В сетях напряжением до 1000 В также возможны ожоги электрической дугой (при отключении цепи открытыми рубильниками при наличии большой индуктивной нагрузки). 
Электрические знаки — это поражения кожи в местах соприкосновения с электродами круглой или эллиптической формы , серого или бело-желтого цвета с резко очерченными гранями (Д = 5 – 10 мм). Они вызываются механическим и химическим действиями тока. Иногда появляются не сразу после прохождения электрического тока. Знаки безболезненны, вокруг них не наблюдается воспалительных процессов. В месте поражения появляется припухлость. Небольшие знаки заживают благополучно, при больших размерах знаков часто происходит омертвение тела (чаще рук).
Электрометаллизация кожи – это пропитывание кожи мельчайшими частицами металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока, например при горении дуги. Поврежденный участок кожи приобретает жесткую шероховатую поверхность, а пострадавший испытывает ощущение присутствия инородного тела в месте поражения. Исход поражения зависит от площади пораженного тела, как и при ожоге. В большинстве случаев металлизированная кожа сходит и следов не остается. 
Кроме рассмотренных возможны следующие травмы: поражение глаз от действия дуги; ушибы и переломы при падении от действия тока и т. д.
Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током
Воздействие тока на организм человека по характеру и последствиям поражения зависит от следующих факторов:
•	величины тока; 
•	длительности воздействия тока; 
•	частоты и рода тока; 
•	приложенного напряжения; 
•	пути прохождения тока через тело человека; 
•	состояния здоровья человека и фактора внимания. 
Величина тока, протекающего через тело человека, зависит от напряжения прикосновения UПР и сопротивления тела человека RЧ.
IЧ = UПР / RЧ.
Сопротивление тела человека – величина нелинейная, зависящая от многих факторов: сопротивления кожи ( сухая, влажная, чистая, поврежденная и т. д.); от величины тока и приложенного напряжения; от длительности протекания тока. 
Наибольшим сопротивлением обладает верхний роговой слой кожи:
•	при снятом роговом слое RЧ = 600 - 800 Ом; 
•	при сухой неповрежденной коже RЧ = 10 - 100 кОм; 
•	при увлажненной коже RЧ = 1000 Ом. 
Для анализа травматизма сопротивление кожи человека принимают RЧ = 1000 Ом.
С ростом тока, проходящего через человека, его сопротивление уменьшается, т. к. при этом увеличивается нагрев кожи и растет потоотделение. По этой же причине снижается RЧ с увеличением длительности протекания тока. Чем выше приложенное напряжение, тем больше ток человека lЧ, тем быстрее снижается сопротивление кожи человека.
Оказывается, что биологическая ткань реагирует на электрическое раздражение, только в момент возрастания или убывания тока.
Постоянный ток как не изменяющийся во времени по величине и напряжению, ощущается только в моменты включения и отключения от источника. Обычно его действие тепловое (при длительном включении). При больших напряжениях он может вызывать электролиз ткани и крови. По мнению многих исследователей, постоянный ток напряжением до 300 В менее опасен, чем переменный ток того же напряжения. Большинство исследователей пришли к выводу, что переменный ток промышленной частоты 50 – 60 Гц является наиболее опасным для организма. Это объясняется следующим образом. При приложении к клетке постоянного тока частицы внутриклеточного вещества расщепляются на ионы разного знака, которые устремляются к внешней оболочке клетки. Если на клетку воздействует ток переменной частоты, то, следуя за изменениями полюсов переменного тока, ионы будут перемещаться то в одну, то в другую сторону. При некоторой частоте тока ионы будут успевать проходить двойную ширину клетки (туда и обратно). Эта частота и соответствует наибольшему возмущению клетки и нарушению ее биохимических функций (50 – 60 Гц).
С увеличением частоты переменного тока амплитуда колебаний ионов уменьшается, и при этом происходит меньшее нарушение биохимических функций клетки. При частоте порядка 500 кГц этих изменений уже не происходит. Здесь опасным для человека являются ожоги от теплового воздействия тока.
Оказывается, что ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути. Наиболее опасным является прохождение тока через дыхательные органы и сердце по продольной оси (от головы к ногам).
Часть общего тока, проходящего через сердце:
•	путь рука - рука – 3,3 % общего тока; 
•	путь левая рука - ноги – 3,7 % общего тока; 
•	путь правая рука - ноги – 6,7 % общего тока; 
•	путь нога - нога – 0,4 % общего тока. 
Исход поражения при воздействии электрического тока зависит от психического и физического состояния человека.
При заболеваниях сердца, щитовидной железы и т.п. человек подвергается более сильному поражению при меньших значениях тока, т.к. в этом случае уменьшается электрическое сопротивление тела человека и уменьшается общая сопротивляемость организма внешним раздражениям. Отмечено, например, что для женщин пороговые значения токов примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин. Это объясняется более слабым физическим развитием женщин. При применении спиртных напитков сопротивление тела человека падает, уменьшается сопротивляемость организма человека и внимание. При собранном внимании сопротивление организма повышается.
Первая помощь при электротравмах
Если человек попал под электрическое напряжение, необходимо, не теряя ни одной секунды, освободить пострадавшего от тока. После освобождения от проводов человек может быть без сознания и не дышать.
Если пострадавший находится без сознания и не дышит, следует немедленно послать за врачом и сразу же приступить к искусственному дыханию. Искусственное дыхание необходимо делать непрерывно до прибытия врача.
Способы освобождения человека от электрического тока. Прикасаться к человеку, находящемуся под током, без применения мер предосторожности опасно. Поэтому электроустановка должна быть немедленно отключена. Если пострадавший находится на высоте, перед отключением принимают меры, устраняющие возможность несчастного случая при падении с высоты. Если быстро отключить установку нельзя, необходимо отделить человека от токоведущей части. При напряжении установки до 1000 В для этого можно воспользоваться сухой одеждой, канатом, палкой, доской или другим сухим предметом, не проводящим электрический ток. Чтобы оторвать человека от токоведущей части, можно также взяться за его одежду, если она сухая и отстает от тела.
Для изоляции рук при спасении пострадавшего следует надеть резиновые перчатки или обмотать руки шарфом, надеть на руки суконную фуражку, опустить на руку свой рукав и т. п. Для изоляции рук можно также надеть на пострадавшего прорезиненную ткань (плащ) или сухую ткань, встать на сухую доску или сухую, не проводящую электрический ток подстилку. При освобождении пострадавшего от тока рекомендуется действовать по возможности одной рукой. Когда человек судорожно сжимает в руках один провод и электрический ток проходит через него в землю, проще прервать ток, не разжимая руки пострадавшего, а отделяя его от земли (например, подсунуть под пострадавшего сухую доску). При напряжении выше 1000 В для отделения пострадавшего от земли или токоведущих частей, находящихся под напряжением, следует надеть боты и перчатки и действовать штангой или клещами на соответствующее напряжение. Когда невозможно быстро и безопасно освободить пострадавшего от тока, прибегают к короткому замыканию. Для этого набрасывают проводник на токоведущую часть.
Способы искусственного дыхания. Искусственное дыхание делают многими способами. Наиболее эффективный способ “изо рта в рот”. Потерпевшему кладут валик из одежды под лопатки. После этого спасающий давит одной рукой на лоб, а другую подкладывает под шею, чтобы несколько отогнуть голову потерпевшего и предотвратить западание языка в гортань. Сделав глубокие вдохи, спасающий вдувает воздух через марлю из своего рта в рот или нос пострадавшего.
При вдувании через рот спасающий должен закрыть своей щекой или пальцами нос пострадавшего; при вдувании в нос – пострадавшему закрывают рот. После каждого вдувания нос и рот пострадавшего открывают, чтобы не мешать свободному выходу воздуха из грудной клетки. Затем спасающий снова повторяет вдувание воздуха. Частота вдуваний 12 раз в минуту.
Если у пострадавшего не работает сердце, одновременно с искусственным дыханием необходимо применить массаж сердца. Второе лицо из оказывающих помощь становится слева от пострадавшего, кладет ладонь вытянутой до отказа руки на нижнюю часть грудины пострадавшего, вторую руку накладывает на первую. Усиливая давление рук своим корпусом, надавливает толчками с такой силой, чтобы грудина смещалась на 4-5 см. После этого спасающий резко поднимается. Массаж делается с частотой 1 раз в секунду. После 3 - 4 надавливаний должен быть перерыв на 3 секунды для вдувания воздуха. Не следует надавливать на грудину во время вдувания, т.к. это препятствует восстановлению дыхания.
Искусственное дыхание пострадавшему нужно делать до полного появления признаков жизни, т.е. когда пострадавший станет самостоятельно свободно дышать, или до явных признаков смерти. Смерть может констатировать только врач. После каждых пяти минут рекомендуется делать на 15 - 20 секунд перерывы для регулирования концентрации углекислоты в крови пострадавшего до нормы и стимулирования самостоятельного дыхания. Наряду с искусственным дыханием во всех случаях рекомендуется сильно растирать спину, конечности, кожу лица.
Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током
В соответствии с ПУЭ по степени опасности поражения людей электрическим током производственные помещения подразделяются на:
1.	Помещения с повышенной опасностью. 
Они характеризуются наличием одного из следующих условий:
o	токопроводящая пыль; 
o	токопроводящие полы (металлические, земляные и т. д.); 
o	высокая температура (более 35ºС); 
o	относительная влажность более 75%; 
o	возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, технологическому оборудованию, имеющим соединение с землей, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой стороны. 
2.	Помещения особо опасные. 
Они характеризуются наличием одного из следующих условий:
o	особая сырость (влажность около 100%); 
o	химическая активная или органическая среда, действующая на изоляцию; 
o	одновременное наличие 2 и более условий для помещений повышенной опасности. 
3.	Помещения без повышенной опасности. 
В них отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.
Защитные меры в электроустановках
Защита от возможности случайного прикосновения к токоведущим частям.
Электрические сети и установки должны быть выполнены так, чтобы токоведущие части их были недоступны для случайного прикосновения.
Недоступность токоведущих частей достигается путем их надежной изоляции, применения защитных ограждений (кожухов, крышек, сеток и т.д.), расположение токоведущих частей на недоступной высоте.
В установках напряжением до 1000 В достаточную защиту обеспечивает применение изолированных проводов. В случае, когда невозможно достигнуть надежной изоляции или ограждения токоведущих частей, применяются блокировки (электрические и механические) для автоматического отключения опасного напряжения при попадании человека в опасную зону. Конструктивное выполнение ограждений зависит от напряжения установки. Ограждения должны быть выполнены так, чтобы снять их и открыть можно было при помощи ключей или инструмента. Не допускаются сетчатые ограждения токоведущих частей в жилых, общественных и других бытовых помещениях. Ограждения должны быть здесь сплошные.
ПУЭ предусматривает различные виды испытаний и контроля изоляции
1.	Приемосдаточные испытания изоляции. Все электрические машины и аппараты напряжением до 1000 В испытываются напряжением 1000 В в течении одной минуты. 
2.	Периодический контроль изоляции. Осуществляется путем измерения сопротивления изоляции мегаомметром. Измерение производится на отключенной установке, периодичность измерений не реже 1 раза в год. Сопротивление изоляции сети до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм. 
Постоянный контроль изоляции (ПКИ). ПКИ осуществляется в сетях c изолированной нейтралью. В практике применяются приборы постоянного контроля типов: на постоянном оперативном токе и вентильные. Вентильная схема контроля изоляции приведена на рис. 12.1.

Рис. 12.1. Вентильная схема
Прибор измеряет сопротивление изоляции всей сети:
RU3 =  	R1R2R3 	 . 	
			
	R1R2 + R2R3 + R3R1 		
Недостатки схемы:
при неисправности прибора он показывает ¥ , т.е. исправную изоляцию;
точность измерения зависит от колебаний напряжения сети и от степени несимметрии сопротивлений изоляции.
Преимущества: простота, не требуется оперативного постоянного тока.
Схема контроля изоляции на трех вольтметрах приведена на рис. 12.2.

Рис.12.2. Схема трех вольтметров
 
Схема контроля изоляции на трех вольтметрах позволяет судить не только об ухудшении изоляции, но и о замыканиях на землю (глухих).
Существуют для таких цепей и схемы на напряжение нулевой последовательности или на ток нулевой последовательности.
Применение малых напряжений. ПТЭ и ПТБ устанавливают ограничения напряжения ручных токоприемников для помещений различных категорий.
Для помещений особо опасных:
•	ручной инструмент - напряжение 42 В; 
•	переносные светильники - напряжение 12 В; 
•	шахтерские лампы - напряжение 2,5 В. 
Для помещений с повышенной опасностью:
•	ручной инструмент - напряжение 42 В; 
•	светильники - напряжение 42 В. 
При невозможности применять напряжение 42 В ПТБ разрешает использовать электроинструмент на U = 220 В при наличии устройства защитного отключения или надежного заземления корпуса электроинструмента с обязательным использованием защитных средств (перчатки, коврики).
В качестве источников малых напряжений используются трансформаторы. Для уменьшения опасности при переходе высшего напряжения в сеть низшего вторичная обмотка трансформатора заземляется. Применение автотрансформаторов в качестве источников малого напряжения для питания переносного электроинструмента запрещается.
Двойная изоляция. При двойной изоляции, кроме основной рабочей изоляции токоведущих частей, применяют еще один слой изоляции, которым покрываются металлические нетоковедущие части, могущие оказаться под напряжением. Возможно изготовление корпусов электрооборудования из изолирующего материала (пластмассы, капрон). Широкое использование двойной изоляции ограничивается ввиду отсутствия пластмасс и покрытий стойких к механическим повреждениям. Поэтому область применения двойной изоляции ограничена. Она используется в электрооборудовании небольшой мощности (инструмент, переносные токоприемники, бытовые приборы).
Выравнивание потенциала. Этот метод находит применение при работах на линиях электропередач, подстанциях. На подстанциях высокого напряжения выравнивание потенциалов осуществляется расположением заземлителей по контуру вокруг заземленного оборудования на небольшом расстоянии друг от друга, а внутри контура прокладывают в земле горизонтальные полосы (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Заземлитель с выравниванием потенциала
 
Расстояние от границ заземлителя до ограды электроустановки с внутренней стороны должно быть не менее 3 м. Поля растекания заземлителей накладываются, и любая точка на поверхности грунта внутри контура имеет значительный потенциал. Вследствие этого разность потенциалов между точками, находящимися внутри контура, снижена и коэффициент напряжения прикосновения a намного меньше единицы. Коэффициент напряжения шага также меньше максимально возможной величины.
Защита от опасности перехода напряжения с высшей стороны на низшую. Появление в сети напряжения, намного превышающего номинальное, может привести как к выходу из строя токоприемников, изоляция которых не рассчитана на это напряжение, так и к поражению персонала током , так как при этом обычно происходит замыкание на корпус и появляются опасные напряжения прикосновения и шага.
Защита сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью от возможного перехода в эту сеть высшего напряжения осуществляется при помощи установки пробивного предохранителя (рис. 12.4).

Рис. 12.4. Схема включения пробивного предохранителя
 
Рассмотрим два случая при U1л = 6000 В, U2ф = 220 В. 
1.	Замыкание на высокой стороне. Пробивной предохранитель П отсутствует. При замыкании напряжение между нейтральной точкой и землей будет равно 
.
Напряжение фазных проводов сети 380 В будет U2Ф = 3460 + 220 = 3680 В.
Последствием этого случая может быть пробой изоляции и появление на корпусе напряжения 3680 В.
2.	Замыкание на высокой стороне. Нейтраль с низшей стороны заземлена через пробивной предохранитель П. Согласно ПУЭ сопротивление заземления должно быть RЗ  125 / IЗ , это значит, что напряжение между нейтральной точкой и землей при замыкании не превышает 125 В. Напряжение фазных проводов сети 380 В будет 
U2Ф = 125 + 220 = 345 В.
При этом пробоя изоляции не будет. В сетях с заземленной нейтралью предохранители не устанавливаются. Безопасность в них обеспечивается правильным выбором сопротивления заземления RЗ.
Защита от потери внимания, ориентировки и неправильных действий. Эта защита осуществляется путем применения блокировок, сигнализации, специальной окраски оборудования, маркировки, знаков безопасности.