ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

Согласно ПЭУ все помещения по электроопасности делят на 3 класса:
1.помещения без повышенной опасности (помещения сухие с нормальной температурой воздуха и изолированными полами)
2.помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из 5 следующих условий:
а) относительная влажность более 75%
б) температура воздуха выше 350С в течении суток
в) наличие токопроводящей пыли в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь аппаратов
г) токопроводящие полы, т.е. металлические, заземлённые, железо – бетонные
д) возможность одновременного прикосновения к электрооборудованию и металлическим конструкциям здания, имеющим соединение с землёй.
3– помещения особо опасные с относительной влажностью ≈ 100%, с химически – агрессивной средой и наличием 2 или более признаков для помещений 2 класса.
С учётом вида помещений производят выбор исполнения электрооборудования и параметров его работы.
Электроустановки в зависимости от напряжения подразделяются на :
1 – менее или равные 1000 В
2 – более 1000 В
по режиму нейтрали:
- генераторы
- трансформаторы
Нейтраль или нейтральная точка обмотки источника или потребителя энергии – это точка, напряжение которой относительно всех внешних выводов обмотки одинакова по абсолютному значению. Нейтраль может быть заземлённая, когда непосредственно соединена с землёй или присоединена к заземлителю через приборы автоматики сигнализации с небольшим сопротивлением. Изолированная нейтраль не присоединяется к заземляющему устройству или присоединяется через приборы с большим сопротивлением.
Опасность поражения током в различных электросетях.
1. Однофазное прокосновение в сетях с заземлённой нейтралью.
Для неблагоприятного случая, когда обувь и полы токопроводящие: где Rп – сопротивление пола Rо – сопротивление заземлителя
Для обеспечения безопасности необходимо использовать диэлектрические подставки и изолирующую обувь.
2.Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью.
3.Двухфазное прикосновение. Опасно при любом режиме нейтрали, т.к. по пути рука – рука пройдёт ток смертельной силы .

Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12. 1. 009-76). При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю проходит через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение). 
Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:
a1 - учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;
a2 - учитывающего дополнительное сопротивление цепи человека (одежда, обувь) Uпр = Uзa1a2 , а ток, проходящий через человека
Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания. 

Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12. 1. 009-76). 
где b1 - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b2 - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда). 
Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю. 
Пример. 

По территории завода был проложен временный гибкий кабель. Кабель лежал на пути перемещения ручной тележки, поэтому в этом месте он был прикрыт железным листом, при перемещении груженой тележки кабель был поврежден и одна из его жил была в соприкосновении с листом. В результате вокруг листа возникло шаговое напряжение. 

Двое рабочих, толкавших тележку, получили электрический удар, от которого один упал, а второй с криком отскочил от тележки. Оба отделались испугом. Третий рабочий, шедший рядом и не касавшийся тележки, получил удар от шагового напряжения. Вначале он стал медленно приседать и затем, скорчившись, упал и умер.

1сила тока, проходящая через организм человека. Пороговое значение от 0,6 до 1,5 мА. Пороговый неотпускающий от 10 до 15 мА. Пороговый фибрилляционный 100 мА при длительности протекания тока менее 0,5 с или 50 мА при длительности протекания более 0,5 с.
2род и частота тока. При напряжении менее 500 В более опасен переменный ток, при напряжении более 500 В – постоянный ток. Наиболее опасен переменный ток от 20 до 100 Гц.
3Сопротивление тела человека. Сопротивление кожи 200 кОм. В расчётах сопротивление человека принимается 1000 Ом. Сопротивление человека снижается при повреждении кожных покровов, загрязнении кожи токопроводящей пылью, увлажнении кожи, повышении температуры воздуха свыше 350С в помещении, снижении концентрации кислорода, индивидуальных особенностях человека.
4Путь тока наиболее опасный – проходящий через жизненно – важные органы по пути рука-рука, нога – нога. Путь нога – нога возникает в зоне растекания тока, при этом возникает шаговое напряжение (это напряжение между двумя точками электрической цепи, на которых одновременно стоит человек, т.е. эти точки находятся на расстоянии шага.

Электрический ток проходя через тело человека оказывает на него следующее действие:
1. Термическое – ожег отдельных участков тела.
2. Электролитическое – разжижение крови.
3. Механическое – разрыв тканей, сосудов.
4. Биологическое – спазм и эффект фабриляции 
5. Световое – поражение глаз
2 вида поражения 
1. Местные электрические травмы:
А) Перегрев внутренних органов
Б) Металлизация кожи – проникновение в кожу мельчайших частиц металла при его расплаве под влиянием электрической дуги.
2. Общие электрический травмы – электрический удар может привести к судорогам, остановки дыхания, сердечной недостаточности, смерти. 

Инфракрасное излучение (ИК) проявляется в основном их тепловым воздействием и при длительном воздействии может быть причиной теплового удара и солнечного удара. 

Источники теплового излучения в промышленности - пламенные печи, паропроводы, теплоагрегаты. 

Защита от теплового излучения :

- устранение источников тепловыделения;

- экранирование (отражающие экраны из кирпича, алюминия, жести, асбеста);

- поглощающие экраны (водяные и цепные завесы);

- индивидуальная защита (спецодежда, шляпы из войлока, теплостойкие обувь и рукавицы, защитные очки с синим стеклом).
Защита: 1) выбор технологического оборудования с min излучения, рациональная компоновка оборудования, обеспечивающая min нагретых поверхностей; 2) защита временем и расстоянием; 3) экранирование источников и рабочих мест, теплоизоляция должна обеспечивать на поверхности оборудования t=45С, если t теплоносителя выше 100С и 35С, если ниже 100С; 4) вентиляция: местная вытяжная над источниками; 5) устройство автоматического контроля и сигнализации; 6) СИЗ: спец одежда из тканей с огнеупорной пропиткой, рукавицы, очки с синими или желтыми линзами, защитные каски; 7) комнаты отдыха: климатические условия близкие к идеальным, сатураторы. 

F=60кГц–300ГГц. Весь диапазон разбивается на поддиапазоны:
СЧ                     ВЧ                УВЧ                    СВЧ
60–100кГц   100кГц–03МГц   30–300МГц      300МГц–300ГГц
Источники ЭМИ – трансформаторы, антенны, установки индукционного нагрева, генераторы СВЧ,… Степень и хар-р возд-вия определяется длиной волны, режимом облучения, продолжительностью возд-вия, площадью облучаемой поверхности, комбинированным действием и др факторами производственной среды.  
ЭМП оказ-ет тепловое возд-вие, приводит к заболеваниям ССС, ЦНС, изменению состава крови, обострение хронических заболеваний.
В диапазоне СЧ–УВЧ нормируются Е и Н. А в диапазоне СВЧ устанавливается допустимое значение ППЭ  10 Вт/м2, а при повышении t воздуха и наличии рентгеновского излучения не выше 1 Вт/м2.
Защита:  экранирование источников ЭМИ.
Эффективность экранирования: , дБ; где Е, Н – значения напряженностей электрического и магнитного поля до экранирования; ЕЭ , НЭ – после экранирования. Используют: 1) отражающие экраны из хорошо проводящих металлов (сталь, латунь); 2) поглощающие экраны из материалов с плохой проводимостью (листы резины спец состава с шипами конической формы, каучук, паралон с добавлением сажи или активированного угля).  помещения, где работают СВЧ-установки, оборудуют общеобменной вентиляцией, при этом вентиляционное оборудование для избежания высокочастотного нагрева выполняют из неметаллических материалов (текстолит, асбоцемент, гетинакс). Толщина стен определяется расчетом. применение ср-в индивидуальной защиты: спец одежда из радиотехнической ткани, защитные сетчатые очки или стеклянные, покрытые слоем двуокиси олова.

F=50 Гц, =3108/50=6000 км. Источники волн этого диапазона: 1) линии электропередач (ЛЭП); 2) открытые распределительные устройства; 3) электрифицированный транспорт
Напряженность магнитного поля Н не превышает 25 А/м, а по норме Н<8кА/м.
Напряженность электрического поля Е вызывает  сопротивляемости организма, возд-ет на мозг и ЦНС (ухудшается память, сон, гол/боли в височной и затылочной области), возм-но возникновения разряда меж человеком и металлическими предметами, изолированными от земли, имеющими различный потенциал.
Нормирование Е производится по ГОСТ 12.1.002–84 согласно которому при Е<5кВ/м допускается нахождение человека без ограничения времени, максим-но допускается Е=25 кВ/м (пребывание не более 5 мин). При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью определяется приведенное время: , где tЕ1,…,tЕn–время пребывания в зонах с напряженностью Е1,… Еn. ТЕ1,.. ТЕn не должно превышать 8 часов.
Внутри жилых зданий Е0,5кВ/м, на территории жилой застройки Е7кВ/м.
Защита: экранирующие комплексы в виде навесов, козырьков из металлических канатов с антикоррозийным покрытием и заземлением; ср-ва индивидуальной защиты– спецодежда из радиотехнической ткани и токопроводящая обувь (которая позволяет зарядам стекать в землю)

Варианты воздействия ЭМП на биоэкосистемы, включая человека, разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами среды и т.д. 
На биологическую реакцию влияют следующие параметры ЭМП: 
интенсивность ЭМП (величина); 
частота излучения; 
продолжительность облучения; 
модуляция сигнала; 
сочетание частот ЭМП, 
периодичность действия. 
Сочетание вышеперечисленных параметров может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта. 
В подавляющем большинстве случаев облучение происходит полями относительно низких уровней. Нижеперечисленные последствия относятся к таким случаям. 
Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволят определить наиболее чувствительные системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Эти системы организма являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на население. 
Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. 
Особо опасны ЭМП могут быть для детей, беременных (эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом. Особенно подвержены пагубному воздействию ЭМП следующие системы организма: 
нервная 
иммунная 
эндокринная и нейрогуморальная 
сердечно-сосудистая 
половая. 
Кроме этого длительное или сильное воздействие ЭМП может привести к психическим расстройствам и различного рода мутациям.