Уровень электробезопасности ручной мобильной техники

Ручные электрические машины (РЭМ) предназначены для выполнения различных технологических операций. Сфера, в которой используются РЭМ, включает в себя практически все отрасли промышленности, строительство, транспорт, сельское хозяйство, быт и др. На долю РЭМ приходится 60-70% общего объема ручных механизированных машин. Работы с применением РЭМ выполняются в сложных специфических условиях и в настоящее время продолжают оставаться с наиболее высокими показателями электротравматизма.

Введение мониторного контроля за состоянием эксплуатации РЭМ определяет необходимость рассмотрения производственного процесса как сложной социальнотехнологической системы, позволяет научно обосновать уровень электобезопасности, определить характеристики системы с учетом вредного воздействия на организм человека совокупности вредных факторов и их влияние на безопасность труда.

По мере роста интенсивности работы РЭМ, необходимого для повышения производительности труда, возрос уровень опасности электротравмирования людей. В связи с этим необходимо осуществлять систему скоординированных мероприятий по обеспечению электробезопасности эксплуатации РЭМ.

Анализ возникновения опасной ситуации необходим для выполнения профилактических мероприятий, то есть обеспечения безопасной деятельности человека. Системный подход к решению проблемы позволяет рассматривать деятельность человека в процессе выполняемых работ с применением РЭМ как сложную социально-техническую систему с заданной структурой, назначением и условиями функционирования. Данный подход требует учёта основных взаимосвязей между элементами, то есть компонентами системы; выявление роли каждого из них в общем процессе функционирования системы, учёта всех аспектов, определяющих безопасность.

Взаимодействие составляющих в пространстве и во времени может приводить систему «человек – машина – внешняя среда» к одному из состояний:

• -    нормальное эксплуатационное;

• -    аварийное;

• -    травмоопасное.

Первое состояние не создаёт никаких опасностей человеку. Второе состояние, обусловленное наличием скрытых дефектов электроустановки, её повреждениями, пробоем электрической изоляции в сети и т.д., формирует опасную ситуацию, создаёт реальную угрозу здоровью и жизни человека. По истечении определённого времени второе состояние может перейти в третье (например, в случае прикосновения к металлическому корпусу РЭМ, оказавшемуся под напряжением в результате повреждения изоляции). Нередко третье состояние модели может возникнуть в результате неправильных действий человека, вызванных нарушениями правил техники безопасности и инструкций по эксплуатации РЭМ и оборудования. В этом случае исход электротравмы будет определяться величиной тока, протекающего через тело человека, длительностью его воздействия, а также физиологическими особенностями пострадавшего, учитывающими пол, возраст, болезнь, алкогольное опьянение и др. На рисунке 1 приведена логическая модель электротравматизма, в которой выделены её дискретные состояния.

Исход электротравмы, как известно, есть случайное событие, для количественной оценки которого широко используются показатели Р(ЭП) – вероятность опасности электропоражения или Р(ЭБ) – вероятность электробезопасности, связанные между собой соотношением [ 1 ] , [ 2 ] :

Р(ЭП) = 1 – Р(ЭБ).                               (1)

Рассмотрим событие ЭП – электропоражение человека, обслуживающего РЭМ и принадлежащего к однородному множеству людей N за время Т.

Это событие представим в виде суммы двух несовместных событий

ЭП = ЭП 1 + ЭП 2 ,                                (2)

где ЭП 1 – электропоражение, которое произошло в результате прикосновения к металлическим частям РЭМ, оказавшимся под напряжением в результате пробоя электрической изоляции;

ЭП 2 – то же из-за прикосновения к токоведущим частям, нормально находящимся под напряжением (попадание под фазное напряжение U Ф ).

Условно допускаем, что данный человек может погибнуть только при возникновении одного из двух событий ЭП 1 или ЭП 2 .

Событие ЭП 1 может произойти при одновременном совпадении следующих событий:

А 1 – пробой изоляции и появление на корпусе РЭМ электрического потенциала (при этом допускаем, что РЭМ не имеет системы заземления и зануления);

В 1 – касание человека металлических частей, оказавшихся под напряжением, или, что то же самое, попадание под напряжение прикосновения;

С 1 – условное электропоражение человека, определяемое таким значением тока I n , протекающего по его телу, при длительности воздействия t возд., которое вызовет летальный исход.

Тогда, согласно (2),

Р(ЭП 1 ) = Р(А 1 )+ Р(В 1 ),+Р(С 1 ),                              (3)

где Р(ЭП 1 ), Р(А 1 ), Р(В 1 ), Р(С 1 ) – вероятности соответственно событий ЭП 1, А 1, В 1, С .1.

Событие ЭП 2 , происходящее в нормальных эксплуатационных условиях работы РЭМ, возможно в случае попадания человека под напряжение прикосновения (В 2 ) и протекании при этом тока по телу, превышающего предельно допустимое значение.

Следовательно, событие ЭП 2 может быть представлено как

Р(ЭП 2 ) = Р(В 2 ) * Р(С 2 ),                                (4)

где С 2 – то же, что и С 1.

)В S в S

в ч в о в

m

cd

Дефекты конструкции монтажа и ремонта РЭМ

)В S в в в в 5 св о

К

Эксплуатация неисправных РЭМ

Повреждения РЭМ

Нарушения эксплуатации РЭМ

Прикосновениек токоведущим частям электроустановки, находящимся под напряжением (ошибочные действия пострадавшего)

Попадание под напряжение путём прикосновения к металлическим частям РЭМ, оказавшимся под напряжением

и

Ч

в

И

X

Электротравма

(тяжесть и исход)

к в

В

a

1S

И

и

§

в

в

к 5

ч о В со В

в в в в в

С

в о В о В в в в о В

в

О

Рис. 1. Логическая модель электротравмы

Полная вероятность электропоражения человека при эксплуатации РЭМ определяется выражением

Р(ЭП) = Р(А 1 ) * Р(В 1 ) * Р(С 1 ) + Р(В 2 ) * Р(С 2 ).                 (5)

Выражение (5) справедливо при следующих допущениях:

• 1.    Электропоражение может произойти в результате однополюсных прикосновений к токоведущим частям РЭМ или к корпусу, оказавшемуся под напряжением в результате электрического пробоя изоляции.

• 2.    Повреждение изоляции питающего кабеля РЭМ и прикосновение человека к поврежденному кабелю.

• 3.    Причиной электропоражения является фибрилляция сердца, исход - летальный.

На основании исследования статистических данных по электротравматизму Байкальского региона в отраслях промышленности, строительства, транспорта, сельского хозяйства и в быту за период 1997-2006 гг. был выполнен расчет вероятности электропоражения человека Р(ЭП) при эксплуатации РЭМ. При расчете использовались данные из литературных источников и данные, полученные в результате анализа статистики электротравматизма. Соотношение количества электротравм, вызванных событиями ЭП 1 и ЭП 2, оценивается частотой этих событий соответственно 40 и 60%.

В результате расчета вероятностей электропоражения человека получено значение Р(ЭП) = 13,36*10 ^-6 . Данное значение превышает рекомендуемую норму уровня электробезопасности (3), равную 1,..3*10 "⁶ , более чем в 9 раз.

Одной из основных задач повышения уровня электробезопасности Р(ЭБ) является детальный анализ основных причин электротравматизма и разработка обоснованных ре- комендаций по его предупреждению, внедрение в эксплуатацию высокоэффективных средств электрозащиты человека – устройств защитного отключения по току утечки (УЗО).