Банер КСНУМКС

 

40. Струја

Уредник поглавља:  Доминикуе Фоллиот

 


 

Преглед садржаја 

Слике и табеле

Електрична енергија—физиолошки ефекти
Доминикуе Фоллиот

Статички електрицитет
Цлауде Менгуи

Превенција и стандарди
Ренцо Цомини

Столови

Кликните на везу испод да видите табелу у контексту чланка.

1. Процене стопе струјног удара-1988
2. Основни односи у електростатици-Збирка једначина
3. Електронски афинитети одабраних полимера
4. Типичне доње границе запаљивости
5. Специфична накнада повезана са одабраним индустријским операцијама
6. Примери опреме осетљиве на електростатичка пражњења

фигуре

Поставите показивач на сличицу да бисте видели наслов слике, кликните да бисте видели слику у контексту чланка.

ЕЛЕ030Ф1ЕЛЕ030Ф2ЕЛЕ040Ф1

Понедељак, фебруар КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС: КСНУМКС

Електрицитет-физиолошки ефекти

Проучавање опасности, електрофизиологије и превенције електричних несрећа захтева разумевање неколико техничких и медицинских концепата.

Следеће дефиниције електробиолошких термина су преузете из поглавља 891 Међународног електротехничког речника (Електробиологија) (Међународна електротехничка комисија) (ИЕЦ) (1979).

An електричног удара је физиопатолошки ефекат који је резултат директног или индиректног проласка спољашње електричне струје кроз тело. Укључује директне и индиректне контакте и униполарне и биполарне струје.

За особе – живе или преминуле – које су претрпеле струјни удар се каже да су претрпеле електрификација; термин струјни удар треба резервисати за случајеве у којима долази до смрти. Удари грома су смртоносни електрични удари који настају услед удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994).

Међународну статистику о електричним несрећама саставили су Међународна канцеларија рада (ИЛО), Европска унија (ЕУ), Унија међународних производа и дистрибутера електричне енергије (УНИПЕДЕ), Међународно удружење социјалног осигурања (ИССА) и ТЦ64 комитет Међународне електротехничке комисије. Тумачење ове статистике ометају варијације у техникама прикупљања података, полисама осигурања и дефиницијама фаталних несрећа од земље до земље. Ипак, могуће су следеће процене брзине струјног удара (табела 1).

Табела 1. Процене стопе струјног удара – 1988

 

Електрични удари
на милион становника

укупан
смрти

Сједињене Америчке Државе*

2.9

714

Француска

2.0

115

Nemačkoj

1.6

99

Аустрија

0.9

11

Јапан

0.9

112

Шведска

0.6

13

 

* Према Националној асоцијацији за заштиту од пожара (Масачусетс, САД) ове америчке статистике више одражавају обимно прикупљање података и захтеве правног извештавања него опасније окружење. Америчка статистика укључује смртне случајеве од изложености системима преноса јавних комуналних услуга и струјне ударе узроковане потрошачким производима. У 1988. години, 290 смртних случајева узроковано је производима широке потрошње (1.2 смрти на милион становника). Године 1993. стопа смртности од струјног удара од свих узрока пала је на 550 (2.1 смрт на милион становника); 38% се односило на потрошачке производе (0.8 смртних случајева на милион становника).

 

Број струјних удара се полако смањује, како у апсолутном износу, тако и, што је још упечатљивије, у функцији укупне потрошње електричне енергије. Отприлике половина електричних несрећа је по свом пореклу, док се друга половина дешава код куће и током слободних активности. У Француској је просечан број смртних случајева између 1968. и 1991. био 151 смртни случај годишње, према подацима Институт натионал де ла санте ет де ла рецхерцхе медицале (ИНСЕРМ).

Физичке и физиопатолошке основе електрификације

Стручњаци за електричну струју деле електричне контакте у две групе: директни контакти, који укључују контакт са компонентама под напоном, и индиректни контакти, који укључују уземљене контакте. Сваки од њих захтева суштински различите превентивне мере.

Са медицинске тачке гледишта, пут струје кроз тело је кључна прогностичка и терапијска одредница. На пример, биполарни контакт дечијих уста са утикачем за продужни кабл изазива изузетно озбиљне опекотине у устима — али не и смрт ако је дете добро изоловано од земље.

У радним окружењима, где су високи напони уобичајени, такође је могућ лучни лук између активне компоненте која носи висок напон и радника који се превише приближавају. Специфичне радне ситуације такође могу утицати на последице електричних несрећа: на пример, радници могу пасти или се понашати неприкладно када их изненади иначе релативно безопасан струјни удар.

Електричне незгоде могу бити узроковане читавим распоном напона присутних на радним местима. Сваки индустријски сектор има свој сет услова који могу да изазову директан, индиректан, униполарни, биполарни, лучни или индуковани контакт и, на крају, несреће. Иако је наравно ван оквира овог чланка да опише све људске активности које укључују електричну енергију, корисно је подсетити читаоца на следеће главне врсте електричних радова, који су били предмет међународних превентивних смерница описаних у поглављу о превенција:

  1. активности које подразумевају рад на жицама под напоном (примена изузетно ригорозних протокола успела је да смањи број електрификација при овој врсти радова)
  2. активности које укључују рад на ненапајаним жицама, и
  3. активности које се обављају у близини жица под напоном (ове активности захтевају највећу пажњу, јер их често обављају особе које нису електричари).

 

Пхисиопатологи

Све варијабле Јоулеовог закона једносмерне струје -

В=В x I x т = РИ2t

(топлота произведена електричном струјом је пропорционална отпору и квадрату струје) — блиско су међусобно повезани. У случају наизменичне струје мора се узети у обзир и ефекат фреквенције (Фоллиот 1982).

Живи организми су електрични проводници. Наелектрисање настаје када постоји разлика потенцијала између две тачке у организму. Важно је нагласити да опасност од електричних несрећа не произилази из пуког контакта са проводником под напоном, већ из истовременог контакта са проводником под напоном и другим телом са различитим потенцијалом.

Ткива и органи дуж струјног пута могу бити подвргнути функционалној моторичкој ексцитацији, у неким случајевима иреверзибилној, или могу задобити привремене или трајне повреде, углавном као резултат опекотина. Обим ових повреда је функција ослобођене енергије или количине електричне енергије која пролази кроз њих. Време проласка електричне струје је стога критично за одређивање степена повреде. (На пример, електричне јегуље и зраци производе изузетно непријатна пражњења, способна да изазову губитак свести. Међутим, упркос напону од 600В, струји од приближно 1А и отпору субјекта од приближно 600 ома, ове рибе нису у стању да изазову смртоносни шок, пошто је трајање пражњења прекратко, реда десетина микросекунди.) Дакле, при високим напонима (>1,000В), смрт је често последица обима опекотина. При нижим напонима смрт је функција количине електричне енергије (К=И x t), достижући срце, одређено типом, локацијом и површином контактних тачака.

У следећим одељцима се говори о механизму смрти услед електричних несрећа, најефикаснијим хитним терапијама и факторима који одређују озбиљност повреде – наиме, отпор, интензитет, напон, фреквенција и таласни облик.

Узроци смрти у електричним несрећама у индустрији

У ретким случајевима, гушење може бити узрок смрти. Ово може бити последица продуженог тетануса дијафрагме, инхибиције респираторних центара у случајевима контакта са главом или веома велике густине струје, на пример као последица удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994). Ако се нега може пружити у року од три минута, жртва се може оживети уз неколико удисаја дисања уста на уста.

С друге стране, периферни циркулаторни колапс који је последица вентрикуларне фибрилације остаје главни узрок смрти. Ово се увек развија у одсуству масаже срца која се примењује истовремено са реанимацијом уста на уста. Ове интервенције, којима би требало да се поуче сви електричари, требало би да се одрже до доласка хитне медицинске помоћи, што готово увек траје дуже од три минута. Велики број електропатолога и инжењера широм света проучавао је узроке вентрикуларне фибрилације, како би осмислио боље пасивне или активне мере заштите (Интернатионал Елецтротецхницал Цоммиссион 1987; 1994). Насумична десинхронизација миокарда захтева континуирану електричну струју одређене фреквенције, интензитета и времена проласка. Што је најважније, електрични сигнал мора стићи до миокарда током тзв рањива фаза срчаног циклуса, што одговара почетку Т-таласа електрокардиограма.

Међународна електротехничка комисија (1987; 1994) је направила криве које описују утицај интензитета струје и времена проласка на вероватноћу (изражену у процентима) фибрилације и путању струје шака-нога код мушкарца од 70 кг доброг здравља. Ови алати су прикладни за индустријске струје у фреквенцијском опсегу од 15 до 100 Хз, са вишим фреквенцијама које се тренутно проучавају. За пролазна времена мања од 10 мс, површина испод криве електричног сигнала је разумна апроксимација електричне енергије.

Улога различитих електричних параметара

Сваки од електричних параметара (струја, напон, отпор, време, фреквенција) и таласни облик су важне детерминанте повреде, како саме по себи тако и на основу њихове интеракције.

Утврђени су прагови струје за наизменичну струју, као и за друге горе дефинисане услове. Интензитет струје током наелектрисања је непознат, јер је у функцији отпора ткива у тренутку контакта (I = V/R), али је генерално приметан на нивоима од приближно 1 мА. Релативно мале струје могу изазвати мишићне контракције које могу спречити жртву да пусти предмет под напоном. Праг ове струје је функција кондензације, контактне површине, контактног притиска и индивидуалних варијација. Практично сви мушкарци и скоро све жене и деца могу пустити струје до 6 мА. При 10 мА примећено је да 98.5% мушкараца и 60% жена и 7.5% деце може да пусти. Само 7.5% мушкараца и ниједна жена или деца не може да пусти на 20мА. Нико не може да пусти на 30мА и више.

Струје од приближно 25 мА могу изазвати тетанус дијафрагме, најмоћнијег респираторног мишића. Ако се контакт одржава три минута, може доћи и до срчаног застоја.

Вентрикуларна фибрилација постаје опасност на нивоима од приближно 45 мА, са вероватноћом код одраслих од 5% након контакта од 5 секунди. Током операције срца, додуше посебно стање, струја од 20 до 100 × 10-КСНУМКСПримена директно на миокард је довољна да изазове фибрилацију. Ова осетљивост миокарда је разлог за строге стандарде који се примењују на електромедицинске уређаје.

Све остале ствари (V, R, фреквенција) ако су једнаки, прагови струје такође зависе од таласног облика, животињске врсте, тежине, правца струје у срцу, односа тренутног пролазног времена и срчаног циклуса, тачке у срчаном циклусу у коју струја стиже и индивидуални фактори.

Напон укључен у незгоде је опште познат. У случајевима директног контакта, вентрикуларна фибрилација и тежина опекотина су директно пропорционални напону, јер

В = РИ W = V x I x t

Опекотине настале услед струјног удара високог напона повезане су са многим компликацијама, од којих су само неке предвидиве. Сходно томе, о жртвама несреће морају да брину стручни стручњаци. Ослобађање топлоте се јавља првенствено у мишићима и неуроваскуларним сноповима. Цурење плазме након оштећења ткива изазива шок, у неким случајевима брз и интензиван. За дату површину, електротермне опекотине — опекотине изазване електричном струјом — увек су теже од других врста опекотина. Електротермне опекотине су спољашње и унутрашње и, иако то у почетку можда није очигледно, могу изазвати васкуларно оштећење са озбиљним секундарним ефектима. То укључује унутрашње стенозе и тромби који, због некрозе коју изазивају, често захтевају ампутацију.

Уништавање ткива је такође одговорно за ослобађање хромопротеина као што је миоглобин. Такво ослобађање се такође примећује код жртава пригњечених повреда, иако је степен ослобађања изузетан код жртава високонапонских опекотина. Сматра се да је преципитација миоглобина у бубрежним тубулима, која је последица ацидозе изазване аноксијом и хиперкалемијом, узрок анурије. Ова теорија, експериментално потврђена, али не и универзално прихваћена, представља основу за препоруке за непосредну терапију алкализације. Интравенска алкализација, која такође коригује хиповолемију и ацидозу која је последица смрти ћелије, је препоручена пракса.

У случају индиректних контаката, контактни напон (В) а мора се узети у обзир и конвенционална граница напона.

Додирни напон је напон којем је особа изложена при истовременом додиру два проводника између којих постоји разлика напона због неисправне изолације. Интензитет резултујуће струје зависи од отпора људског тела и спољашњег кола. Не би требало дозволити да ова струја порасте изнад безбедних нивоа, што значи да мора бити у складу са сигурним кривуљама време-струја. Највећи контактни напон који се може толерисати бесконачно без изазивања електропатолошких ефеката назива се конвенционална граница напона или, интуитивније, на сигурносни напон.

Стварна вредност отпора током електричних несрећа није позната. Варијације у серијским отпорима—на пример, одећа и обућа—објашњавају велики део варијација уочених у ефектима наизглед сличних електричних несрећа, али имају мали утицај на исход несрећа које укључују биполарне контакте и високонапонску електрификацију. У случајевима који укључују наизменичну струју, ефекат капацитивних и индуктивних појава мора се додати стандардном прорачуну на основу напона и струје (Р=В/И).

Отпор људског тела је збир отпора коже (Р) на две додирне тачке и унутрашњи отпор тела (Р). Отпорност коже варира у зависности од фактора околине и, као што је приметио Биегелмеир (Интернатионал Елецтротецхницал Цоммиссион 1987; 1994), делимично је функција напона контакта. Остали фактори као што су притисак, контактна површина, стање коже на месту контакта и појединачни фактори такође утичу на отпор. Стога је нереално покушавати да се превентивне мере заснивају на проценама отпорности коже. Уместо тога, превенција би требало да се заснива на прилагођавању опреме и процедура људима, а не обрнуто. Да би поједноставио ствари, ИЕЦ је дефинисао четири типа окружења – суво, влажно, влажно и потопљено – и дефинисао параметре корисне за планирање превентивних активности у сваком случају.

Фреквенција електричног сигнала одговорног за електричне несреће је опште позната. У Европи је скоро увек 50 Хз, ау Америци је углавном 60 Хз. У ретким случајевима који укључују железнице у земљама као што су Немачка, Аустрија и Швајцарска, може бити 16 2/3 Хз, фреквенција која теоретски представља већи ризик од тетанизације и вентрикуларне фибрилације. Треба подсетити да фибрилација није реакција мишића, већ је узрокована понављаном стимулацијом, са максималном осетљивошћу на приближно 10 Хз. Ово објашњава зашто се за дати напон сматра да је наизменична струја екстремно ниске фреквенције три до пет пута опаснија од једносмерне струје у погледу других ефеката осим опекотина.

Претходно описани прагови су директно пропорционални фреквенцији струје. Дакле, на 10 кХз, праг детекције је десет пута већи. ИЕЦ проучава ревидиране криве опасности од фибрилације за фреквенције изнад 1,000 Хз (Међународна електротехничка комисија 1994).

Изнад одређене фреквенције, физички закони који регулишу продор струје у тело се потпуно мењају. Топлотни ефекти који се односе на количину ослобођене енергије постају главни ефекат, јер капацитивни и индуктивни феномени почињу да преовлађују.

Таласни облик електричног сигнала који је одговоран за електричну несрећу је обично познат. То може бити важна детерминанта повреда у незгодама које укључују контакт са кондензаторима или полупроводницима.

Клиничка студија електричног удара

Класично, електрификација је подељена на инциденте ниског (50 до 1,000 В) и високог (>1,000 В) напона.

Низак напон је позната, заиста свеприсутна опасност, а удари због њега се сусрећу у домаћинствима, рекреацијским, пољопривредним и болничким окружењима, као иу индустрији.

У разматрању распона нисконапонских електричних шокова, од најтривијалнијих до најозбиљнијих, морамо почети са некомпликованим електричним ударом. У овим случајевима, жртве су у стању да се саме уклоне од повреде, задрже свест и одржавају нормалну вентилацију. Срчани ефекти су ограничени на једноставну синусну тахикардију са или без мањих електрокардиографских абнормалности. Упркос релативно малим последицама оваквих незгода, електрокардиографија остаје одговарајућа медицинска и медицинско-правна мера предострожности. Техничко испитивање ових потенцијално озбиљних инцидената је назначено као допуна клиничком прегледу (Гилет и Цхокует 1990).

Жртве шока који укључује нешто јаче и дуготрајније електричне контактне шокове могу патити од пертурбација или губитка свести, али се потпуно опорављају мање или више брзо; третман убрзава опоравак. Преглед генерално открива неуромускуларне хипертоније, проблеме са хипер-рефлексивном вентилацијом и конгестију, од којих је последња често секундарна због опструкције орофаринкса. Кардиоваскуларни поремећаји су секундарни у односу на хипоксију или аноксију, или могу имати облик тахикардије, хипертензије и, у неким случајевима, чак и инфаркта. Пацијенти са овим условима захтевају болничку негу.

Повремене жртве које изгубе свест у року од неколико секунди од контакта изгледају бледе или цијанотичне, престају да дишу, имају једва приметне пулсеве и показују мидријазу која указује на акутну церебралну повреду. Иако је обично последица вентрикуларне фибрилације, прецизна патогенеза ове привидне смрти је, међутим, ирелевантна. Важна ствар је брз почетак добро дефинисане терапије, јер се већ неко време зна да ово клиничко стање никада не доводи до стварне смрти. Прогноза у овим случајевима електричног удара – од којег је могућ потпуни опоравак – зависи од брзине и квалитета прве помоћи. Статистички гледано, ово ће највероватније спроводити немедицинско особље, па је стога назначена обука свих електричара за основне интервенције које ће вероватно обезбедити преживљавање.

У случајевима привидне смрти, хитно лечење мора имати приоритет. У другим случајевима, међутим, мора се обратити пажња на вишеструке трауме које су резултат насилног тетануса, падова или пројекције жртве кроз ваздух. Када се отклони непосредна опасност по живот, треба се побринути за трауме и опекотине, укључујући и оне изазване нисконапонским контактима.

Несреће које укључују високе напоне резултирају значајним опекотинама као и ефектима описаним за удесе ниског напона. Претварање електричне енергије у топлоту се дешава и изнутра и споља. У студији о електричним несрећама у Француској коју је урадило медицинско одељење електропривреде, ЕДФ-ГДФ, скоро 80% жртава је задобило опекотине. Они се могу поделити у четири групе:

  1. лучне опекотине, које обично захватају изложену кожу и у неким случајевима су компликоване опекотинама од запаљене одеће
  2. вишеструке, опсежне и дубоке електротермичне опекотине, узроковане високонапонским контактима
  3. класичне опекотине, узроковане запаљењем одеће и пројекцијом запаљене материје, и
  4. мешовите опекотине, узроковане луком, горењем и струјом.

 

Праћење и додатни прегледи се обављају по потреби, у зависности од детаља незгоде. Стратегија која се користи за утврђивање прогнозе или у медицинско-правне сврхе је наравно одређена природом уочених или очекиваних компликација. Код високонапонских наелектрисања (Фоллиот 1982) и удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994) обавезна је ензимологија и анализа хромопротеина и параметара згрушавања крви.

Ток опоравка од електричне трауме може бити угрожен раним или касним компликацијама, посебно онима које укључују кардиоваскуларни, нервни и бубрежни систем. Ове компликације саме по себи су довољан разлог за хоспитализацију жртава високонапонских електрификација. Неке компликације могу оставити функционалне или козметичке последице.

Ако је струја таква да значајна струја стиже до срца, биће присутне кардиоваскуларне компликације. Најчешћи и најбенигнији од њих су функционални поремећаји, у присуству или одсуству клиничких корелата. Аритмије – синусна тахикардија, екстрасистола, треперење и атријална фибрилација (тим редоследом) – су најчешће електрокардиографске абнормалности и могу оставити трајне последице. Поремећаји проводљивости су ређи и тешко их је повезати са електричним несрећама у одсуству претходног електрокардиограма.

Озбиљнији поремећаји као што су срчана инсуфицијенција, повреде залистака и опекотине миокарда су такође пријављени, али су ретки, чак и код жртава високонапонских несрећа. Пријављени су и јасни случајеви ангине, па чак и инфаркта.

Повреда периферних крвних судова може се приметити у недељи након електрификације високог напона. Предложено је неколико патогених механизама: артеријски спазам, дејство електричне струје на медијум и мишићне слојеве судова и модификација параметара згрушавања крви.

Могуће су разне неуролошке компликације. Најраније се јавља мождани удар, без обзира да ли је жртва у почетку доживела губитак свести. Физиопатологија ових компликација укључује трауму лобање (чије присуство треба да се утврди), директан ефекат струје на главу или модификацију церебралног крвотока и индукцију одложеног церебралног едема. Поред тога, медуларне и секундарне периферне компликације могу бити узроковане траумом или директним дејством електричне струје.

Сензорни поремећаји укључују око и аудиовестибуларни или кохлеарни систем. Важно је што пре прегледати рожњачу, кристално сочиво и фундус ока, као и пратити жртве лука и директног контакта са главом ради одложених ефеката. Катаракта се може развити након периода од неколико месеци без симптома. Вестибуларни поремећаји и губитак слуха су првенствено последица ефеката експлозије и, код жртава удара грома који се преноси преко телефонских линија, електричне трауме (Гоурбиере ет ал. 1994).

Побољшања у пракси мобилних хитних случајева увелико су смањила учесталост бубрежних компликација, посебно олиго-анурије, код жртава електрификације високог напона. Рана и пажљива рехидрација и интравенска алкалинизација су третман избора код жртава озбиљних опекотина. Пријављено је неколико случајева албуминурије и упорне микроскопске хематурије.

Клинички портрети и дијагностички проблеми

Клинички портрет електричног шока је компликован разноврсношћу индустријских примена електричне енергије и све већом учесталошћу и разноврсношћу медицинских примена електричне енергије. Међутим, дуго времена су електричне несреће биле узроковане искључиво ударима грома (Гоурбиере ет ал. 1994). Удари грома могу укључивати прилично значајне количине електричне енергије: свака трећа жртва удара грома умре. Ефекти удара грома – опекотине и привидна смрт – упоредиви су са онима који настају од индустријске струје и могу се приписати електричном удару, трансформацији електричне енергије у топлоту, ефектима експлозије и електричним својствима грома.

Удари грома су три пута чешћи код мушкараца него код жена. Ово одражава обрасце рада са различитим ризицима излагања муњама.

Опекотине које настају услед контакта са уземљеним металним површинама електричних скалпела су најчешћи ефекти који се примећују код жртава јатрогене електрификације. Величина прихватљивих струја цурења у електромедицинским уређајима варира од уређаја до уређаја. У најмању руку, треба поштовати спецификације произвођача и препоруке за употребу.

Да закључимо овај одељак, желели бисмо да продискутујемо посебан случај електричног удара који укључује труднице. Ово може узроковати смрт жене, фетуса или обоје. У једном изузетном случају, живи фетус је успешно порођен царским резом 15 минута након што му је мајка умрла од последица струјног удара од 220 В (Фоллиот 1982).

Патофизиолошки механизми абортуса изазваних електричним ударом захтевају даље проучавање. Да ли је узрокована поремећајима проводљивости у ембрионалној срчаној цеви која је подвргнута напонском градијенту или кидањем плаценте услед вазоконстрикције?

Појава електричних несрећа као што је ова срећно ретка је још један разлог да се захтева обавештење о свим случајевима повреда насталих од електричне енергије.

Позитивна и медицинско-правна дијагноза

Околности под којима долази до електричног удара су генерално довољно јасне да омогуће недвосмислену етиолошку дијагнозу. Међутим, то није увек случај, чак ни у индустријским окружењима.

Дијагноза застоја циркулације након струјног удара је изузетно важна, јер захтева од посматрача да одмах почну пружати основну прву помоћ након што се струја искључи. Застој дисања у одсуству пулса је апсолутна индикација за почетак масаже срца и реанимације уста на уста. Раније су се радиле само када је била присутна мидријаза (дилатација зеница), дијагностички знак акутне церебралне повреде. Тренутна пракса је, међутим, да се са овим интервенцијама започне чим се пулс више не може детектовати.

Пошто губитак свести услед вентрикуларне фибрилације може да потраје неколико секунди да се развије, жртве ће можда моћи да се дистанцирају од опреме одговорне за несрећу. Ово може бити од неког медицинско-правног значаја—на пример, када се жртва несреће нађе неколико метара од електричног ормана или другог извора напона без трагова електричних повреда.

Не може се пренагласити да одсуство електричних опекотина не искључује могућност струјног удара. Ако обдукција субјеката пронађених у електричним срединама или у близини опреме која може да развије опасне напоне не открије видљиве Јелинекове лезије нити очигледне знаке смрти, треба размотрити струјни удар.

Ако се тело нађе на отвореном, до дијагнозе удара грома долази се поступком елиминације. Знакове удара грома треба тражити у кругу од 50 метара од тела. Музеј електропатологије у Бечу нуди запањујућу изложбу таквих знакова, укључујући карбонизовану вегетацију и стаклени песак. Метални предмети које жртва носи могу се истопити.

Иако је самоубиство електричним путем и даље на срећу ретко у индустрији, смрт услед немара остаје тужна стварност. Ово је посебно тачно на нестандардним локацијама, посебно онима које укључују инсталацију и рад привремених електричних објеката под захтевним условима.

Електричне несреће по свему судећи више не би требало да се дешавају, с обзиром на доступност ефикасних превентивних мера описаних у чланку „Превенција и стандарди“.

 

Назад

Понедељак, фебруар КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС: КСНУМКС

Статички електрицитет

Сви материјали се разликују по степену до којег електрични набоји могу да прођу кроз њих. Проводници дозволити да наелектрисања теку, док изолатори ометају кретање набоја. Електростатика је област посвећена проучавању наелектрисања, или наелектрисаних тела у мировању. Статички електрицитет настаје када се електрична наелектрисања која се не крећу нагомилају на објектима. Ако наелектрисања теку, онда настаје струја и електрична енергија више није статична. Струја која произлази из покретних наелектрисања се обично назива струјом од стране лаика, а о њој се говори у другим чланцима у овом поглављу. Статичка електрификација је термин који се користи за означавање било ког процеса који резултира одвајањем позитивних и негативних електричних наелектрисања. Проводност се мери својством тзв проводљивост, док се изолатор одликује својим отпорност. Раздвајање наелектрисања које доводи до наелектрисања може настати као резултат механичких процеса—на пример, контакт између објеката и трења или судар две површине. Површине могу бити два чврста тела или чврста и течна. Механички процес може, ређе, бити пуцање или одвајање чврстих или течних површина. Овај чланак се фокусира на контакт и трење.

Процеси електрификације

Феномен стварања статичког електрицитета трењем (трибоелектрификација) познат је хиљадама година. Контакт између два материјала је довољан да изазове електрификацију. Трење је једноставно врста интеракције која повећава површину контакта и ствара топлоту—трење је општи термин који описује кретање два објекта у контакту; притисак који се врши, његова брзина смицања и произведена топлота су главне детерминанте наелектрисања створеног трењем. Понекад ће трење довести и до откидања чврстих честица.

Када су два чврста тела у контакту метали (контакт метал-метал), електрони мигрирају од једног до другог. Сваки метал карактерише другачији почетни потенцијал (Ферми потенцијал), а природа се увек креће ка равнотежи – то јест, природни феномени раде на елиминисању разлика у потенцијалу. Ова миграција електрона доводи до стварања контактног потенцијала. Пошто су наелектрисања у металу веома покретна (метали су одлични проводници), наелектрисања ће се чак рекомбиновати на последњој тачки контакта пре него што се два метала раздвоје. Због тога је немогуће изазвати електрификацију спајањем два метала, а затим их раздвајањем; наелектрисања ће увек тећи да елиминишу потенцијалну разлику.

Када се метал и један изолатор долазе у контакт скоро без трења у вакууму, ниво енергије електрона у металу приближава се нивоу изолатора. Површинске или крупне нечистоће узрокују ово и такође спречавају стварање лука (пражњење електричне енергије између два наелектрисана тела - електрода) након раздвајања. Наелектрисање које се преноси на изолатор је пропорционално афинитету метала према електронима, а сваки изолатор такође има афинитет према електронима, односно привлачност за електроне, повезану са њим. Тако је могућ и пренос позитивних или негативних јона са изолатора на метал. Наелектрисање на површини након контакта и раздвајања описано је једначином 1 у табели 1.


Табела 1. Основни односи у електростатици – Збирка једначина

Једначина 1: Пуњење контактом метала и изолатора

Генерално, површинска густина наелектрисања () након контакта и раздвајања 

може се изразити:

где

e је наелектрисање електрона
NE је густина енергетског стања на површини изолатора
fi је електронски афинитет изолатора, и
fm је електронски афинитет метала

Једначина 2: Пуњење након контакта између два изолатора

Следећи општи облик једначине 1 примењује се на пренос наелектрисања
између два изолатора са различитим енергетским стањима (само савршено чисте површине):

где NE1 NE2 су густине енергетског стања на површини два изолатора, 

 Ø1 Ø 2 су афинитети електрона два изолатора.

Једначина 3: Максимална површинска густина наелектрисања

Диелектрична чврстоћа (EG) околног гаса намеће горњу границу наелектрисања
могуће генерисати на равној изолационој површини. У ваздуху, EG је приближно 3 МВ/м.
Максимална површинска густина наелектрисања је дата са:

Једначина 4: Максимални набој на сферној честици

Када су номинално сферне честице наелектрисане корона ефектом, максимум
набој који свака честица може стећи је дат Паутхениеровом границом:

где

qМак је максимална наплата
a је полупречник честице
eI је релативна пермитивност и

Једначина 5: Пражњења из проводника

Потенцијал изолованог проводника који носи наелектрисање Q даје V = Q/C
ускладиштена енергија:

Једначина 6: Временски ток потенцијала наелектрисаног проводника

У проводнику наелектрисаном константном струјом (IG), временски ток
потенцијал описује:

где Rf је отпор цурења проводника

Једначина 7: Коначни потенцијал наелектрисаног проводника

За дуги курс, t >Rf C, ово се своди на:

а ускладиштена енергија је дата са:

Једначина 8: Похрањена енергија наелектрисаног проводника


Када два изолатора дођу у контакт, долази до преноса наелектрисања због различитих стања њихове површинске енергије (једначина 2, табела 1). Наелектрисања која се преносе на површину изолатора могу мигрирати дубље унутар материјала. Влажност и површинска контаминација могу у великој мери променити понашање наелектрисања. Површинска влажност посебно повећава густину стања површинске енергије повећањем површинске проводљивости, што фаворизује рекомбинацију наелектрисања и олакшава покретљивост јона. Већина људи ће то препознати из свог свакодневног животног искуства по чињеници да су склони да буду изложени статичком електрицитету током сушних услова. Садржај воде у неким полимерима (пластика) ће се променити како се напуне. Повећање или смањење садржаја воде може чак обрнути смер тока пуњења (његов поларитет).

Поларитет (релативна позитивност и негативност) два изолатора у контакту један са другим зависи од електронског афинитета сваког материјала. Изолатори се могу рангирати према њиховим афинитетима према електронима, а неке илустративне вредности су наведене у табели 2. Електронски афинитет изолатора је важно разматрање за програме превенције, о којима се говори касније у овом чланку.

Табела 2. Електронски афинитети одабраних полимера*

пуњење

Материјал

Електронски афинитет (ЕВ)

-

ПВЦ (поливинил хлорид)

4.85

 

Полиамид

4.36

 

Поликарбонат

4.26

 

ПТФЕ (политетрафлуороетилен)

4.26

 

ПЕТП (полиетилен терефталат)

4.25

 

Полистирен

4.22

+

Полиамид

4.08

* Материјал добија позитивно наелектрисање када дође у контакт са материјалом наведеним изнад, а негативно када дође у контакт са материјалом наведеним испод. Међутим, електронски афинитет изолатора је мултифакторски.

 

Иако је било покушаја да се успостави трибоелектрични низ који би рангирао материјале тако да би они који добијају позитивно наелектрисање у контакту са материјалима изгледали виши у серији од оних који добијају негативно наелектрисање при контакту, није успостављена универзално призната серија.

Када се чврста материја и течност сретну (да би се формирао а интерфејс чврсто-течност), пренос наелектрисања настаје услед миграције јона који су присутни у течности. Ови јони настају дисоцијацијом нечистоћа које могу бити присутне или електрохемијским реакцијама оксидације-редукције. Пошто, у пракси, савршено чисте течности не постоје, увек ће постојати барем неки позитивни и негативни јони у течности који су доступни да се вежу за интерфејс течност-чврста материја. Постоји много типова механизама помоћу којих може доћи до овог везивања (нпр. електростатичко приањање на металне површине, хемијска апсорпција, електролитичко убризгавање, дисоцијација поларних група и, ако је зид суда изолациони, реакције течност-чврста материја.)

Пошто су супстанце које се растварају (дисоцирају) у почетку електрично неутралне, оне ће генерисати једнак број позитивних и негативних наелектрисања. Електрификација се дешава само ако се или позитивна или негативна наелектрисања пријањају за површину чврстог тела. Ако се то догоди, формира се веома компактан слој, познат као Хелмхолцов слој. Пошто је Хелмхолцов слој наелектрисан, он ће привући на себе јоне супротног поларитета. Ови јони ће се групирати у дифузнији слој, познат као Гоуи слој, који се налази на врху површине компактног Хелмхолцовог слоја. Дебљина Гоуи слоја расте са отпорношћу течности. Проводне течности формирају веома танке Гоуи слојеве.

Овај двоструки слој ће се одвојити ако течност тече, при чему ће Хелмхолцов слој остати везан за интерфејс, а Гоуијев слој ће бити завучен течном течношћу. Кретање ових наелектрисаних слојева производи разлику у потенцијалу ( зета потенцијал), а струја индукована покретним наелектрисањем позната је као струјање струје. Количина наелектрисања која се акумулира у течности зависи од брзине којом се јони дифундују према интерфејсу и од отпорности течности (р). Струја струјања је, међутим, константна током времена.

Ни високо изолационе ни проводљиве течности неће постати наелектрисане — прво зато што је присутно врло мало јона, а друго зато што ће се у течностима које веома добро проводе електричну енергију, јони веома брзо рекомбиновати. У пракси, наелектрисање се дешава само у течностима са отпорношћу већом од 107Ωм или мање од 1011Ωм, са највишим уоченим вредностима за r 109 до 10.11 Ωм.

Текуће течности ће изазвати акумулацију наелектрисања на изолационим површинама преко којих теку. Степен до којег ће се површинска густина наелектрисања повећати је ограничена (1) колико брзо се јони у течности рекомбинују на интерфејсу течност-чврста материја, (2) колико брзо се јони у течности проводе кроз изолатор, или ( 3) да ли настаје површински или обимни лук кроз изолатор и наелектрисање се тако празни. Турбулентно струјање и струјање преко грубих површина фаворизују електрификацију.

Када се високи напон — рецимо неколико киловолти — примени на наелектрисано тело (електроду) које има мали радијус (нпр. жицу), електрично поље у непосредној близини наелектрисаног тела је високо, али се брзо смањује са удаљеност. Ако дође до пражњења ускладиштених наелектрисања, пражњење ће бити ограничено на област у којој је електрично поље јаче од диелектричне чврстоће околне атмосфере, што је феномен познат као корона ефекат, јер лук такође емитује светлост. (Људи су можда видели мале варнице које су настале када су лично доживели удар од статичког електрицитета.)

Густина наелектрисања на изолационој површини се такође може променити покретним електронима који су генерисани електричним пољем високог интензитета. Ови електрони ће генерисати јоне из било ког молекула гаса у атмосфери са којом долазе у контакт. Када је електрични набој на телу позитиван, наелектрисано тело ће одбити све позитивне јоне који су створени. Електрони створени од негативно наелектрисаних објеката губе енергију док се удаљавају од електроде, а везаће се за молекуле гаса у атмосфери, формирајући тако негативне јоне који настављају да се удаљавају од тачака пуњења. Ови позитивни и негативни јони могу се зауставити на било којој изолационој површини и модификовати густину наелектрисања површине. Ову врсту наелектрисања је много лакше контролисати и уједначенија је од наелектрисања створених трењем. Постоје ограничења у обиму трошкова које је могуће генерисати на овај начин. Граница је математички описана у једначини 3 у табели 1.

Да би се створила већа наелектрисања, диелектрична чврстоћа околине мора да се повећа, било стварањем вакуума или метализацијом друге површине изолационог филма. Ова последња стратегија увлачи електрично поље у изолатор и последично смањује јачину поља у околном гасу.

Када је проводник у електричном пољу (Е) је уземљен (види слику 1), наелектрисања се могу произвести индукцијом. У овим условима, електрично поље индукује поларизацију - раздвајање центара гравитације негативних и позитивних јона проводника. Проводник који је привремено уземљен само у једној тачки ће носити нето наелектрисање када се одвоји од земље, због миграције наелектрисања у близини тачке. Ово објашњава зашто проводне честице које се налазе у униформном пољу осцилирају између електрода, пунећи се и празнећи при сваком контакту.

Слика 1. Механизам наелектрисања проводника индукцијом

ЕЛЕ030Ф1

Опасности повезане са статичким електрицитетом

Лоши ефекти узроковани акумулацијом статичког електрицитета крећу се од непријатности коју осећате када додирнете наелектрисани предмет, као што је квака на вратима, до веома озбиљних повреда, чак и смртних случајева, до којих може доћи услед експлозије изазване статичким електрицитетом. Физиолошки ефекат електростатичког пражњења на људе креће се од непријатног боцкања до насилних рефлексних акција. Ове ефекте производи струја пражњења и, посебно, густина струје на кожи.

У овом чланку ћемо описати неке практичне начине на које површине и предмети могу постати наелектрисани (електрификација). Када индуковано електрично поље премашује способност околног окружења да издржи наелектрисање (то јест, премашује диелектричну чврстоћу околине), долази до пражњења. (У ваздуху, диелектрична чврстоћа је описана Пашеновом кривом и функција је производа притиска и растојања између наелектрисаних тела.)

Ометајућа пражњења могу имати следеће облике:

  • варнице или лукови који премошћују два наелектрисана тела (две металне електроде)
  • делимична, или четкица, пражњења која премошћују металну електроду и изолатор, или чак два изолатора; ова пражњења се називају делимична јер проводна путања не доводи у потпуности до кратког споја две металне електроде, већ је обично вишеструка и налик на четкицу
  • коронска пражњења, позната и као тачкасти ефекти, која настају у јаком електричном пољу око наелектрисаних тела или електрода малог радијуса.

 

Изоловани проводници имају нето капацитет C у односу на тло. Овај однос између наелектрисања и потенцијала је изражен у једначини 5 у табели 1.

Особа која носи изолационе ципеле је уобичајен пример изолованог проводника. Људско тело је електростатички проводник, са типичним капацитетом у односу на уземљење од приближно 150 пФ и потенцијалом до 30 кВ. Пошто људи могу бити изолациони проводници, могу да доживе електростатичка пражњења, као што је мање или више болно осећање које се понекад јавља када се рука приближи кваки врата или другом металном предмету. Када потенцијал достигне приближно 2 кВ, доживеће се еквивалент енергије од 0.3 мЈ, иако се овај праг разликује од особе до особе. Јача пражњења могу изазвати неконтролисане покрете који резултирају падовима. У случају радника који користе алате, невољни рефлексни покрети могу довести до повреда жртве и других који можда раде у близини. Једначине 6 до 8 у табели 1 описују временски ток потенцијала.

Стварни лук ће се појавити када јачина индукованог електричног поља премаши диелектричну чврстоћу ваздуха. Због брзе миграције наелектрисања у проводницима, у суштини сва наелектрисања теку до тачке пражњења, ослобађајући сву ускладиштену енергију у искру. Ово може имати озбиљне импликације када радите са запаљивим или експлозивним материјама или у запаљивим условима.

Приближавање уземљене електроде наелектрисаној изолационој површини модификује електрично поље и индукује наелектрисање у електроди. Како се површине приближавају једна другој, јачина поља се повећава, што на крају доводи до делимичног пражњења са наелектрисане изоловане површине. Пошто наелектрисања на изолационим површинама нису веома покретна, само мали део површине учествује у пражњењу, па је енергија ослобођена овим типом пражњења много мања него у луковима.

Чини се да су наелектрисање и пренесена енергија директно пропорционалне пречнику металне електроде, до приближно 20 мм. Почетни поларитет изолатора такође утиче на наелектрисање и пренету енергију. Делимична пражњења са позитивно наелектрисаних површина су мање енергична од оних са негативно наелектрисаних површина. Немогуће је утврдити, априори, енергија која се преноси пражњењем са изолационе површине, за разлику од ситуације која укључује проводне површине. У ствари, пошто изолациона површина није еквипотенцијална, није могуће чак ни дефинисати укључене капацитете.

Цреепинг Дисцхарге

Видели смо у једначини 3 (табела 1) да површинска густина наелектрисања изолационе површине у ваздуху не може да пређе 2,660 пЦ/цм2.

Ако узмемо у обзир изолациону плочу или филм дебљине a, који почива на металној електроди или има једну металну површину, лако је показати да се електрично поље увлачи у изолатор индукованим наелектрисањем на електроди док се наелектрисања таложе на неметалној површини. Као резултат тога, електрично поље у ваздуху је веома слабо, и ниже него што би било да једно од лица није метално. У овом случају, диелектрична чврстоћа ваздуха не ограничава акумулацију наелектрисања на изолационој површини и могуће је достићи веома високу површинску густину наелектрисања (>2,660 пЦ/цм).2). Ова акумулација наелектрисања повећава површинску проводљивост изолатора.

Када се електрода приближи изолационој површини, јавља се пузеће пражњење које укључује велики део наелектрисане површине која је постала проводљива. Због велике површине укључене, овај тип пражњења ослобађа велике количине енергије. У случају филмова, ваздушно поље је веома слабо, а растојање између електроде и филма не сме бити веће од дебљине филма да би дошло до пражњења. Пузеће пражњење се такође може јавити када се напуњени изолатор одвоји од металне подлоге. Под овим околностима, ваздушно поље се нагло повећава и цела површина изолатора се празни да би се поново успоставила равнотежа.

Електростатичка пражњења и опасности од пожара и експлозије

У експлозивним атмосферама, бурне егзотермне оксидационе реакције, које укључују пренос енергије у атмосферу, могу бити изазване:

  • отворени пламен
  • електричне варнице
  • радио-фреквентне варнице у близини јаког радио извора
  • варнице настале сударима (нпр. између метала и бетона)
  • електростатичка пражњења.

 

Овде нас занима само последњи случај. Тачке паљења (температура на којој се течне паре запале у контакту са отвореним пламеном) различитих течности и температура самозапаљења различитих пара дате су у хемијском одељку овог Енциклопедија. Опасност од пожара повезана са електростатичким пражњењима може се проценити на основу доње границе запаљивости гасова, пара и чврстих или течних аеросола. Ова граница може значајно да варира, као што табела 3 илуструје.

Табела 3. Типичне доње границе запаљивости

Пражњење

Ограничити

Неки пудери

Неколико џула

Веома фини аеросоли сумпора и алуминијума

Неколико милијула

Паре угљоводоника и других органских течности

200 микроџула

Водоник и ацетилен

20 микроџула

Експлозив

1 микроџул

 

Мешавина ваздуха и запаљивог гаса или паре може да експлодира само када је концентрација запаљиве супстанце између горње и доње границе експлозивности. Унутар овог опсега, минимална енергија паљења (МИЕ) – енергија коју електростатичко пражњење мора да поседује да би запалила смешу – веома зависи од концентрације. Доследно се показало да минимална енергија паљења зависи од брзине ослобађања енергије и, према томе, од трајања пражњења. Радијус електроде је такође фактор:

  • Електроде малог пречника (реда неколико милиметара) доводе до коронског пражњења, а не до варница.
  • Код електрода већег пречника (реда неколико центиметара) електродна маса служи за хлађење варница.

 

Генерално, најнижи МИЕ се добијају са електродама које су довољно велике да спрече корона пражњења.

МИЕ такође зависи од међуелектродног растојања, а најнижи је на растојању гашења („дистанце де пинцемент“), растојању на коме енергија произведена у реакционој зони премашује топлотне губитке на електродама. Експериментално је показано да свака запаљива супстанца има максимално безбедно растојање, које одговара минималном међуелектродном растојању на којем може доћи до експлозије. За угљоводонике, ово је мање од 1 мм.

Вероватноћа експлозије праха зависи од концентрације, а највећа вероватноћа је повезана са концентрацијама реда од 200 до 500 г/м3. МИЕ такође зависи од величине честица, при чему финији прахови лакше експлодирају. И за гасове и за аеросоле, МИЕ се смањује са температуром.

Индустријски примери

Многи процеси који се рутински користе за руковање и транспорт хемикалија стварају електростатичка наелектрисања. Ови укључују:

  • сипање праха из џакова
  • скрининг
  • транспорт у цевоводима
  • мешање течности, посебно у присуству више фаза, суспендованих чврстих материја или капљица течности које се не мешају
  • прскање течности или замагљивање.

 

Последице стварања електростатичког наелектрисања укључују механичке проблеме, опасност од електростатичког пражњења за оператере и, ако се користе производи који садрже запаљиве раствараче или паре, чак и експлозију (видети табелу 4).

Табела 4. Специфичне накнаде повезане са одабраним индустријским операцијама

операција

Специфична наплата
(к/м) (Ц/кг)

Екранизација

10-8 -КСНУМКС-КСНУМКС

Пуњење или пражњење силоса

10-7 -КСНУМКС-9

Транспорт пужним транспортером

10-6 -КСНУМКС-8

млевење

10-6 -КСНУМКС-7

Микронизација

10-4 -КСНУМКС-7

Пнеуматски транспорт

10-4 -КСНУМКС-6

 

Течни угљоводоници, као што су уље, керозин и многи уобичајени растварачи, имају две карактеристике које их чине посебно осетљивим на проблеме статичког електрицитета:

  • висок отпор, што им омогућава да акумулирају високе нивое наелектрисања
  • запаљиве паре, које повећавају ризик од нискоенергетских пражњења која изазивају пожар и експлозије.

 

Пуњење се може генерисати током транспортног тока (нпр. кроз цевоводе, пумпе или вентиле). Пролазак кроз фине филтере, као што су они који се користе током пуњења резервоара авиона, може довести до стварања густине пуњења од неколико стотина микрокулона по кубном метру. Седиментација честица и стварање наелектрисане магле или пене током пуњења резервоара могу такође створити наелектрисање.

Између 1953. и 1971. године статички електрицитет је био одговоран за 35 пожара и експлозија током или након пуњења керозинских резервоара, а још више несрећа се догодило приликом пуњења резервоара камиона. Присуство филтера или прскање током пуњења (због стварања пене или магле) били су најчешће идентификовани фактори ризика. Несреће су се дешавале и на танкерима за нафту, посебно током чишћења резервоара.

Принципи превенције статичког електрицитета

Сви проблеми у вези са статичким електрицитетом произилазе из:

  • стварање електричних набоја
  • нагомилавање ових наелектрисања на изолаторима или изолованим проводницима
  • електрично поље које стварају ова наелектрисања, што заузврат доводи до силе или ометајућег пражњења.

 

Превентивне мере настоје да избегну акумулацију електростатичких наелектрисања, а стратегија избора је избегавање генерисања електричних набоја на првом месту. Ако то није могуће, требало би применити мере које су осмишљене за уземљење оптужби. Коначно, ако су пражњења неизбежна, осетљиве предмете треба заштитити од ефеката пражњења.

Сузбијање или смањење стварања електростатичког набоја

Ово је први приступ превенцији електростатике који треба предузети, јер је то једина превентивна мера која отклања проблем на његовом извору. Међутим, као што је раније дискутовано, наелектрисања се стварају кад год два материјала, од којих је бар један изолациони, дођу у контакт и накнадно се раздвоје. У пракси до стварања наелектрисања може доћи чак и при контакту и раздвајању материјала са самим собом. У ствари, стварање наелектрисања укључује површинске слојеве материјала. Пошто и најмања разлика у површинској влажности или површинској контаминацији доводи до стварања статичког наелектрисања, немогуће је у потпуности избећи стварање наелектрисања.

Да бисте смањили количину наелектрисања које стварају површине које долазе у контакт:

  • Избегавајте да материјали дођу у контакт један са другим ако имају веома различите афинитете према електронима - то јест, ако су веома удаљени у трибоелектричној серији. На пример, избегавајте контакт између стакла и тефлона (ПТФЕ), или између ПВЦ-а и полиамида (најлона) (погледајте табелу 2).
  • Смањите брзину протока између материјала. Ово смањује брзину смицања између чврстих материјала. На пример, може се смањити проток екструзије пластичних фолија, кретања дробљених материјала на транспортеру или течности у цевоводу.

 

Нису утврђене дефинитивне безбедносне границе за проток. Британски стандард БС-5958-Део 2  Кодекс праксе за контролу непожељног статичког електрицитета препоручује да производ брзине (у метрима у секунди) и пречника цеви (у метрима) буде мањи од 0.38 за течности са проводљивошћу мањом од 5 пС/м (у пико-сименсу по метру) и мањи од 0.5 за течности са проводљивостима изнад 5 пС/м. Овај критеријум важи само за једнофазне течности које се транспортују брзином не већом од 7 м/с.

Треба напоменути да смањење брзине смицања или протока не само да смањује стварање набоја, већ и помаже у распршивању свих наелектрисања које се генеришу. То је зато што мање брзине протока доводе до времена задржавања које су веће од оних повезаних са зонама релаксације, где су брзине протока смањене стратегијама као што је повећање пречника цеви. Ово, заузврат, повећава уземљење.

Уземљење статичког електрицитета

Основно правило електростатичке превенције је уклањање потенцијалних разлика између објеката. Ово се може урадити њиховим повезивањем или уземљењем. Изоловани проводници, међутим, могу да акумулирају наелектрисања и на тај начин могу постати наелектрисани индукцијом, феномен који је јединствен за њих. Пражњења из проводника могу имати облик високоенергетских — и опасних — варница.

Ово правило је у складу са препорукама у вези са спречавањем струјних удара, које такође захтевају да сви доступни метални делови електричне опреме буду уземљени као у француском стандарду Електричне инсталације ниског напона (НФЦ 15-100). За максималну електростатичку сигурност, нашу забринутост овде, ово правило треба генерализовати на све проводне елементе. Ово укључује металне оквире столова, кваке на вратима, електронске компоненте, резервоаре који се користе у хемијској индустрији и шасије возила која се користе за транспорт угљоводоника.

Са становишта електростатичке безбедности, идеалан свет би био онај у коме би све било проводник и трајно уземљено, чиме би се сва наелектрисања пренела у земљу. Под овим околностима, све би било трајно еквипотенцијално, а електрично поље - и ризик од пражњења - би последично био нула. Међутим, скоро никада није могуће постићи овај идеал из следећих разлога:

  • Нису сви производи којима се мора руковати проводници, а многи се не могу учинити проводљивим употребом адитива. Примери су пољопривредни и фармацеутски производи и течности високе чистоће.
  • Пожељна својства крајњег производа, као што су оптичка провидност или ниска топлотна проводљивост, могу онемогућити употребу проводних материјала.
  • Немогуће је трајно уземљити мобилну опрему као што су метална колица, бежични електронски алати, возила, па чак и људски оператери.

 

Заштита од електростатичких пражњења

Треба имати на уму да се овај одељак бави само заштитом електростатички осетљиве опреме од неизбежних пражњења, смањењем стварања наелектрисања и елиминацијом наелектрисања. Способност заштите опреме не елиминише суштинску неопходност спречавања акумулације електростатичког набоја на првом месту.

Као што слика 2 илуструје, сви електростатички проблеми укључују извор електростатичког пражњења (почетно наелектрисани објекат), мету која прима пражњење и окружење кроз које пражњење путује (диелектрично пражњење). Треба напоменути да или мета или околина могу бити електростатички осетљиви. Неки примери осетљивих елемената наведени су у табели 5.

Слика 2. Шема проблема електростатичког пражњења

ЕЛЕ030Ф2

Табела 6. Примери опреме осетљиве на електростатичка пражњења

Осетљиви елемент

Примери

извор

Оператер додирује кваку на вратима или шасију аутомобила А
Напуњена електронска компонента долази у контакт са а
уземљени објекат

Мета

Електронске компоненте или материјали који додирују напуњеног оператера

животна средина

Експлозивна смеша запаљена електростатичким пражњењем

 

Заштита радника

Радници који имају разлога да верују да су се наелектрисали (на пример, када силазе са возила по сувом времену или ходају са одређеним врстама обуће), могу применити низ заштитних мера, као што су следеће:

  • Смањите густину струје на нивоу коже додиривањем уземљеног проводника комадом метала као што је кључ или алат.
  • Смањите вршну вредност струје пражњењем до објекта који се распршује, ако је доступан (на столу или посебан уређај као што је заштитни каиш за ручни зглоб са серијским отпором).

 

Заштита у експлозивним атмосферама

У експлозивним атмосферама, сама околина је та која је осетљива на електростатичка пражњења, а пражњења могу довести до паљења или експлозије. Заштита се у овим случајевима састоји од замене ваздуха, било мешавином гаса чији је садржај кисеоника мањи од доње границе експлозивности, или инертним гасом, као што је азот. Инертни гас је коришћен у силосима и реакционим судовима у хемијској и фармацеутској индустрији. У овом случају, потребне су адекватне мере предострожности како би се осигурало да радници добију адекватан довод ваздуха.

 

Назад

Понедељак, фебруар КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС: КСНУМКС

Превенција и стандарди

Опасности и превентивне мере у електричним објектима

Многе компоненте које чине електричне инсталације показују различите степене робусности. Међутим, без обзира на њихову инхерентну крхкост, сви они морају да раде поуздано под ригорозним условима. Нажалост, чак и под најбољим околностима, електрична опрема је подложна кваровима који могу довести до људских повреда или материјалне штете.

Безбедан рад електричних инсталација је резултат доброг почетног дизајна, а не пуке накнадне уградње сигурносних система. Ово је последица чињенице да док струја тече брзином светлости, сви електромеханички и електронски системи показују кашњење реакције, узроковано првенствено топлотном инерцијом, механичком инерцијом и условима одржавања. Ове латенције, без обзира на њихово порекло, су довољно дуге да омогуће да људи буду повређени и опрема оштећена (Лее, Цапелли-Сцхеллпфеффер и Келли 1994; Лее, Цравалхо и Бурке 1992; Кане и Стернхеим 1978).

Неопходно је да опрему инсталира и одржава квалификовано особље. Техничке мере су, треба нагласити, неопходне како да се обезбеди безбедан рад инсталација, тако и да се заштите људи и опрема.

Увод у електричне опасности

Правилан рад електричних инсталација захтева да машине, опрема и електрична кола и водови буду заштићени од опасности изазваних како унутрашњим (тј. које настају унутар инсталације) тако и спољашњим факторима (Андреони и Цастагна 1983).

Унутрашњи узроци укључују:

  • пренапона
  • кратки спојеви
  • модификација таласног облика струје
  • индукција
  • мешање
  • прекомерне струје
  • корозија, што доводи до цурења електричне струје у земљу
  • загревање проводних и изолационих материјала, што може довести до опекотина оператера, емисије токсичних гасова, пожара компоненти и, у запаљивим атмосферама, експлозије
  • цурења изолационих течности, као што је уље
  • стварање водоника или других гасова који могу довести до стварања експлозивних смеша.

 

Свака комбинација опасности и опреме захтева посебне заштитне мере, од којих су неке прописане законом или интерним техничким прописима. Произвођачи имају одговорност да буду свесни специфичних техничких стратегија које могу да смање ризике.

Спољни узроци укључују:

  • механички фактори (падови, ударци, вибрације)
  • физички и хемијски фактори (природно или вештачко зрачење, екстремне температуре, уља, корозивне течности, влажност)
  • ветар, лед, муње
  • вегетација (дрвеће и корење, суво и мокро)
  • животиње (у урбаним и руралним срединама); они могу оштетити изолацију струјног вода и тако узроковати кратке спојеве или лажне контакте

и на крају, али не најмање,

  • одрасли и деца која су немарна, несмотрена или не знају за ризике и оперативне процедуре.

 

Други спољни узроци укључују електромагнетне сметње од извора као што су високонапонски водови, радио пријемници, апарати за заваривање (способни да генеришу пролазне пренапоне) и соленоиди.

Најчешћи узроци проблема настају због неисправности или нестандардног рада:

  • механичка, термичка или хемијска заштитна опрема
  • вентилациони системи, системи за хлађење машина, опрема, водови или кола
  • координација изолатора који се користе у различитим деловима постројења
  • координација осигурача и аутоматских прекидача.

 

Један осигурач или аутоматски прекидач није у стању да обезбеди адекватну заштиту од прекомерне струје на два различита кола. Осигурачи или аутоматски прекидачи могу да обезбеде заштиту од кварова фазе-неутралне струје, али заштита од кварова фаза-уземљење захтева аутоматске прекидаче заостале струје.

  • коришћење напонских релеја и пражњења за координацију заштитних система
  • сензори и механичке или електричне компоненте у заштитним системима инсталације
  • раздвајање кола на различитим напонима (морају се одржавати адекватни ваздушни зазори између проводника; везе треба да буду изоловане; трансформатори треба да буду опремљени уземљеним штитовима и одговарајућом заштитом од пренапона, и да имају потпуно одвојене примарни и секундарни намотаји)
  • кодове боја или друге одговарајуће одредбе како би се избегла погрешна идентификација жица
  • грешка између активне фазе и неутралног проводника доводи до електрификације спољних металних компоненти опреме
  • заштитна опрема од електромагнетних сметњи.

 

Ово је посебно важно за инструменте и линије које се користе за пренос података или размену заштитних и/или контролних сигнала. Морају се одржавати адекватне празнине између водова или филтера и штитова. Оптички каблови се понекад користе за најкритичније случајеве.

Ризик повезан са електричним инсталацијама се повећава када је опрема изложена тешким условима рада, најчешће као резултат електричних опасности у влажном или влажном окружењу.

Танки течни проводљиви слојеви који се формирају на металним и изолационим површинама у влажним или влажним срединама стварају нове, неправилне и опасне струјне путеве. Инфилтрација воде смањује ефикасност изолације, а уколико вода продре у изолацију, може изазвати цурење струје и кратке спојеве. Ови ефекти не само да оштећују електричне инсталације већ увелико повећавају ризике за људе. Ова чињеница оправдава потребу за посебним стандардима за рад у тешким окружењима као што су терени на отвореном, пољопривредне инсталације, градилишта, купатила, рудници и подруми и нека индустријска окружења.

Доступна је опрема која пружа заштиту од кише, бочних прскања или потпуног потапања. У идеалном случају, опрема треба да буде затворена, изолована и отпорна на корозију. Метална кућишта морају бити уземљена. Механизам квара у овим влажним срединама је исти као онај у влажној атмосфери, али ефекти могу бити озбиљнији.

Електричне опасности у прашњавим атмосферама

Фина прашина која улази у машине и електричну опрему изазива хабање, посебно покретних делова. Проводна прашина такође може изазвати кратке спојеве, док изолациона прашина може прекинути струјни ток и повећати отпор контакта. Акумулације фине или крупне прашине око кућишта опреме су потенцијална влажност и резервоари воде. Сува прашина је топлотни изолатор, смањује дисперзију топлоте и повећава локалну температуру; ово може оштетити електрична кола и изазвати пожар или експлозију.

Системи отпорни на воду и експлозију морају се инсталирати на индустријским или пољопривредним локацијама где се одвијају прашњави процеси.

Електричне опасности у експлозивној атмосфери или на местима која садрже експлозивне материјале

Експлозије, укључујући оне у атмосферама које садрже експлозивне гасове и прашину, могу бити изазване отварањем и затварањем електричних кола под напоном, или било којим другим пролазним процесом који може да генерише варнице довољне енергије.

Ова опасност је присутна на локацијама као што су:

  • рудницима и подземним локацијама где се могу акумулирати гасови, посебно метан
  • хемијске индустрије
  • складишта оловних батерија, где се може акумулирати водоник
  • прехрамбеној индустрији, где се могу производити природни органски прахови
  • индустрија синтетичких материјала
  • металургија, посебно она која укључује алуминијум и магнезијум.

 

Тамо где постоји ова опасност, број електричних кола и опреме треба да се минимизира—на пример, уклањањем електричних мотора и трансформатора или њиховом заменом пнеуматском опремом. Електрична опрема која се не може уклонити мора бити затворена, како би се избегао сваки контакт запаљивих гасова и прашине са варницама, а атмосфера инертног гаса са позитивним притиском одржавана унутар кућишта. Кућишта отпорна на експлозију и ватроотпорни електрични каблови морају се користити тамо где постоји могућност експлозије. За неке високоризичне индустрије (нпр. нафтна и хемијска индустрија) развијен је читав низ опреме отпорне на експлозију.

Због високе цене опреме отпорне на експлозију, постројења се обично деле на зоне опасности од електричне енергије. У овом приступу, у зонама високог ризика користи се специјална опрема, док се у другим прихвата одређена количина ризика. Развијени су различити критеријуми специфични за индустрију и техничка решења; они обично укључују неку комбинацију уземљења, одвајања компоненти и постављања зонских баријера.

Екуипотентиал Бондинг

Када би сви проводници, укључујући и земљу, који се могу додиривати истовремено, били на истом потенцијалу, не би било опасности за људе. Системи изједначавања потенцијала су покушај да се постигне ово идеално стање (Андреони и Цастагна 1983; Лее, Цравалхо и Бурке 1992).

У изједначавању потенцијала, сваки изложени проводник електричне опреме која није за пренос и сваки приступачни спољни проводник на истом месту су повезани на заштитни уземљени проводник. Треба подсетити да иако су проводници опреме која није за пренос током нормалног рада мртви, они могу постати под напоном након квара изолације. Смањењем контактног напона, изједначавање потенцијала спречава металне компоненте да достигну напоне који су опасни и за људе и за опрему.

У пракси, може се показати неопходним да се иста машина повеже на мрежу за изједначавање потенцијала у више од једне тачке. Подручја лошег контакта, због, на пример, присуства изолатора као што су мазива и боје, треба пажљиво идентификовати. Слично томе, добра је пракса повезати све локалне и екстерне водоводне цеви (нпр. воду, гас и грејање) на мрежу за изједначавање потенцијала.

Приземљење

У већини случајева, потребно је минимизирати пад напона између проводника инсталације и земље. Ово се постиже повезивањем проводника на уземљени заштитни проводник.

Постоје две врсте уземљења:

  • функционално уземљење - на пример, уземљење неутралног проводника трофазног система или средње тачке секундарног намотаја трансформатора
  • заштитна уземљења—на пример, уземљење сваког проводника на комаду опреме. Циљ ове врсте уземљења је минимизирање напона проводника стварањем преференцијалне путање за струје квара, посебно оне струје које могу утицати на људе.

 

У нормалним радним условима, струја не тече кроз уземљење. Међутим, у случају случајног активирања кола, струја која пролази кроз прикључак за уземљење ниског отпора је довољно висока да растопи осигурач или неуземљене проводнике.

Максимални напон квара у еквипотенцијалним мрежама дозвољен већином стандарда је 50 В за суво окружење, 25 В за влажно или влажно окружење и 12 В за медицинске лабораторије и друга окружења високог ризика. Иако су ове вредности само смернице, треба истаћи неопходност обезбеђивања адекватног уземљења на радним местима, јавним просторима, а посебно у резиденцијама.

Ефикасност уземљења зависи пре свега од постојања високих и стабилних струја цурења уземљења, али и од адекватне галванске спреге еквипотенцијалне мреже, и пречника проводника који воде до мреже. Због важности цурења тла, мора се проценити са великом тачношћу.

Прикључци за уземљење морају бити поуздани као и мреже за изједначавање потенцијала, а њихов исправан рад мора се редовно проверавати.

Како се отпор уземљења повећава, потенцијал и проводника за уземљење и земље око проводника приближава се потенцијалу електричног кола; у случају земље око проводника, генерисани потенцијал је обрнуто пропорционалан растојању од проводника. Да би се избегли опасни напони степеница, проводници за уземљење морају бити правилно заштићени и постављени у земљу на одговарајућој дубини.

Као алтернатива уземљењу опреме, стандарди дозвољавају употребу опреме са двоструком изолацијом. Ова опрема, препоручена за употребу у стамбеним условима, минимизира могућност квара изолације обезбеђујући два одвојена система изолације. Не може се поуздати да ће опрема са двоструком изолацијом адекватно заштитити од кварова интерфејса, као што су они повезани са лабавим утикачима који су под напоном, пошто стандарди неких земаља утикача и зидних утичница не третирају употребу таквих утикача.

Прекидачи кола

Најсигурнији метод смањења електричних опасности за људе и опрему је да се минимизира трајање струје квара и повећања напона, идеално пре него што електрична енергија уопште почне да расте. Заштитни системи у електричној опреми обично садрже три релеја: релеј заостале струје за заштиту од квара према земљи, магнетни релеј и термални релеј за заштиту од преоптерећења и кратких спојева.

У прекидачима са заосталом струјом, проводници у колу су намотани око прстена који детектује векторски збир струја које улазе и излазе из опреме коју треба заштитити. Збир вектора је једнак нули током нормалног рада, али је једнак струји цурења у случајевима квара. Када струја цурења достигне праг прекидача, прекидач се искључује. Прекидачи са заосталом струјом могу се искључити струјама до 30 мА, са латенцијама до 30 мс.

Максимална струја коју може безбедно да носи проводник је функција његовог попречног пресека, изолације и инсталације. До прегревања долази ако се прекорачи максимално безбедно оптерећење или ако је расипање топлоте ограничено. Уређаји за прекомерну струју као што су осигурачи и магнетно-термички прекидачи аутоматски прекидају струјни круг ако дође до прекомерног протока струје, кварова на земљи, преоптерећења или кратких спојева. Прекострујни уређаји треба да прекину проток струје када она премаши капацитет проводника.

Одабир заштитне опреме која може заштитити и особље и опрему је једно од најважнијих питања у управљању електричним инсталацијама и мора узети у обзир не само струјни капацитет проводника већ и карактеристике струјних кола и опреме прикључене на њих.

Посебни осигурачи или прекидачи великог капацитета морају се користити на струјним колима са веома великим оптерећењем.

осигурачи

Доступно је неколико типова осигурача, од којих је сваки дизајниран за одређену примену. Употреба погрешног типа осигурача или осигурача погрешног капацитета може довести до повреда и оштећења опреме. Прекомерно напајање често доводи до прегревања ожичења или опреме, што заузврат може изазвати пожар.

Пре замене осигурача, закључајте, означите и тестирајте струјно коло, да бисте проверили да ли је струјни круг мртав. Тестирање може спасити животе. Затим идентификујте узроке било каквих кратких спојева или преоптерећења и замените прегореле осигураче осигурачима истог типа и капацитета. Никада немојте уметати осигураче у струјни круг.

Прекидачи кола

Иако се прекидачи дуго користе у високонапонским колима са великим струјним капацитетима, они се све више користе у многим другим врстама кола. Доступни су многи типови, нудећи избор тренутног и одложеног почетка и ручног или аутоматског рада.

Прекидачи спадају у две опште категорије: термичке и магнетне.

Термални прекидачи реагују искључиво на пораст температуре. Варијације у температури околине прекидача ће стога утицати на тачку у којој се прекидач активира.

Магнетни прекидачи, с друге стране, реагују искључиво на количину струје која пролази кроз коло. Овај тип прекидача је пожељнији тамо где би велике температурне флуктуације захтевале прецењивање прекидача или где се прекидач често искључује.

У случају контакта са водовима који носе велика струјна оптерећења, заштитна кола не могу спречити повреде људи или оштећење опреме, јер су дизајнирана само да заштите водове и системе од прекомерног протока струје изазваног кваровима.

Због отпора контакта са земљом, струја која пролази кроз објекат који истовремено додирује линију и земљу обично ће бити мања од струје окидања. Струје квара које теку кроз људе могу бити додатно смањене отпором тела до тачке у којој не активирају прекидач и стога су изузетно опасне. Практично је немогуће дизајнирати електроенергетски систем који би спречио повреду или оштећење било ког објекта који има квар на далеководима, а да притом остане користан систем за пренос енергије, пошто су прагови искључења за релевантне уређаје за заштиту кола знатно изнад нивоа опасности за људе.

Стандарди и прописи

Оквир међународних стандарда и прописа илустрован је на слици 1 (Винцклер 1994). Редови одговарају географском опсегу стандарда, било светским (међународним), континенталним (регионалним) или националним, док колоне одговарају областима примене стандарда. ИЕЦ и Међународна организација за стандардизацију (ИСО) дијеле кровну структуру, Заједничку координациону групу предсједника (ЈПЦГ); европски еквивалент је Јоинт Пресидентс Гроуп (ЈПГ).

Слика 1. Оквир међународних стандарда и прописа

ЕЛЕ040Ф1

Свако тело за стандардизацију одржава редовне међународне састанке. Састав различитих тела одражава развој стандардизације.

Европски комитет за нормализацију електротехнике (ЦЕНЕЛЕЦ) су основали комитети за електротехнику земаља потписница Римског уговора о оснивању Европске економске заједнице из 1957. године. Шест чланова оснивача су се касније придружили и чланови Европског удружења за слободну трговину (ЕФТА), а ЦЕНЕЛЕЦ у данашњем облику датира од 13. фебруара 1972. године.

За разлику од Међународне електротехничке комисије (ИЕЦ), ЦЕНЕЛЕЦ се фокусира на примену међународних стандарда у земљама чланицама, а не на стварање нових стандарда. Посебно је важно подсетити да док је усвајање ИЕЦ стандарда од стране земаља чланица добровољно, усвајање ЦЕНЕЛЕЦ стандарда и прописа је обавезно у Европској унији. Преко 90% ЦЕНЕЛЕЦ стандарда је изведено из ИЕЦ стандарда, а преко 70% њих је идентично. Утицај ЦЕНЕЛЕЦ-а је такође привукао интересовање земаља источне Европе, од којих је већина постала придружене чланице 1991. године.

Међународно удружење за испитивање и материјале, претеча ИСО-а, како је данас познато, основано је 1886. године и деловало је до Првог светског рата, након чега је престало да функционише као међународно удружење. Неке националне организације, попут Америчког друштва за испитивање и материјале (АСТМ), су преживеле. Године 1926. у Њујорку је основана Међународна асоцијација за стандарде (ИСА) која је била активна до Другог светског рата. ИСА је 1946. године замењен ИСО, који је одговоран за све области осим електротехнике и телекомуникација. Тхе Европски комитет за нормализацију (ЦЕН) је европски еквивалент ИСО-а и има исту функцију као ЦЕНЕЛЕЦ, иако је само 40% ЦЕН стандарда изведено из ИСО стандарда.

Садашњи талас међународне економске консолидације ствара потребу за заједничким техничким базама података у области стандардизације. Овај процес је тренутно у току у неколико делова света и вероватно ће се нова тела за стандардизацију развити ван Европе. ЦАНЕНА је регионално тело за стандардизацију створено од стране земаља Северноамеричког споразума о слободној трговини (НАФТА) (Канада, Мексико и Сједињене Државе). Ожичење просторија у САД је регулисано Националним електричним кодексом, АНСИ/НФПА 70-1996. Овај кодекс се такође користи у неколико других земаља Северне и Јужне Америке. Обезбеђује захтеве за инсталацију за инсталације ожичења у просторијама изван тачке прикључка на електрични комунални систем. Покрива инсталацију електричних проводника и опреме унутар или на јавним и приватним зградама, укључујући мобилне куће, рекреативна возила и плутајуће зграде, стоваришта, карневале, паркинг и друга места, и индустријске подстанице. Не обухвата инсталације у бродовима или пловним објектима осим плутајућих зграда – железничких стајалишта, авиона или аутомобилских возила. Национални електрични кодекс се такође не примењује на друге области које су уобичајено регулисане Националним кодексом о електричној безбедности, као што су инсталације комуникационе комуналне опреме и електричне инсталације.

Европски и амерички стандарди за рад електричних инсталација

Европски стандард ЕН 50110-1, Рад електричних инсталација (1994а) коју је припремила ЦЕНЕЛЕЦ Таск Форце 63-3, је основни документ који се односи на рад и радне активности на, са или у близини електричних инсталација. Стандард поставља минималне захтеве за све земље ЦЕНЕЛЕЦ-а; додатни национални стандарди су описани у посебним деловима стандарда (ЕН 50110-2).

Стандард се примењује на инсталације пројектоване за производњу, пренос, конверзију, дистрибуцију и коришћење електричне енергије и које раде на уобичајеним нивоима напона. Иако типичне инсталације раде на ниским напонима, стандард се такође примењује на инсталације изузетно ниског и високог напона. Инсталације могу бити сталне и фиксне (нпр. дистрибутивне инсталације у фабрикама или канцеларијским комплексима) или мобилне.

Процедуре безбедног рада и одржавања за рад на електричним инсталацијама или близу њих су наведене у стандарду. Применљиве радне активности обухватају и неелектричне радове као што су изградња у близини надземних водова или подземних каблова, поред свих врста електро радова. Одређене електричне инсталације, као што су оне у авионима и бродовима, не подлежу стандарду.

Еквивалентни стандард у Сједињеним Државама је Национални кодекс електричне безбедности (НЕСЦ), Амерички национални институт за стандарде (1990). НЕСЦ се примењује на комуналне објекте и функције од места производње електричне енергије и комуникационих сигнала, преко преносне мреже, до тачке испоруке у објекте купца. Одређене инсталације, укључујући оне у рудницима и бродовима, не подлежу НЕСЦ-у. НЕСЦ смернице су дизајниране да обезбеде безбедност радника ангажованих на инсталацији, раду или одржавању електричних водова и комуникационих водова и пратеће опреме. Ове смернице представљају минимални прихватљив стандард за безбедност на раду и јавну безбедност под одређеним условима. Код није замишљен као спецификација дизајна или упутство за употребу. Формално, НЕСЦ се мора сматрати националним безбедносним кодексом који се примењује на Сједињене Државе.

Опсежна правила како европских тако и америчких стандарда обезбеђују безбедно извођење радова на електричним инсталацијама.

Европски стандард (1994а)

Дефиниције

Стандард даје дефиниције само за најчешће термине; даље информације доступне су у Међународној електротехничкој комисији (1979). За потребе овог стандарда, електрична инсталација се односи на сву опрему укључену у производњу, пренос, конверзију, дистрибуцију и коришћење електричне енергије. Ово укључује све изворе енергије, укључујући батерије и кондензаторе (ЕНЕЛ 1994; ЕДФ-ГДФ 1991).

Основни принципи

Сигуран рад: Основни принцип безбедног рада на, са или у близини електричне инсталације је потреба да се процени електрични ризик пре почетка рада.

Особље: Најбоља правила и процедуре за рад на електричним инсталацијама, са или у близини електричних инсталација немају никакву вредност ако их радници нису у потпуности упознати са њима и не поштују их стриктно. Сво особље укључено у рад на електричним инсталацијама, са или у близини електричних инсталација биће упућено у безбедносне захтеве, безбедносна правила и политику компаније која се примењује на њихов рад. Ако је посао дугачак или сложен, ово упутство треба поновити. Од радника се захтева да се придржавају ових захтева, правила и упутстава.

Организација: Свака електрична инсталација ће бити стављена под одговорност овлашћеног лица за контролу електричне инсталације. У случајевима када се ради о подухватима који укључују више од једне инсталације, неопходно је да именоване особе које контролишу свако постројење међусобно сарађују.

За сваку радну активност одговорна је особа која контролише рад. Када посао обухвата подзадатке, биће одређена лица одговорна за безбедност сваког подзадатка, о чему ће сваки одговарати координатору. Исто лице може бити овлашћено лице за контролу радова и овлашћено лице за контролу електроинсталација.

komunikacija: Ово укључује сва средства за пренос информација између особа, тј. изговорену реч (укључујући телефоне, радио и говор), писање (укључујући факс) и визуелна средства (укључујући инструмент табле, видео, сигнале и светла).

Формално обавештење о свим информацијама неопходним за безбедан рад електричне инсталације, на пример, уређења мреже, статуса расклопног уређаја и положаја сигурносних уређаја.

радна локација: На електричним инсталацијама на, са или у близини којих се изводе радови, треба обезбедити адекватан радни простор, приступ и осветљење.

Алати, опрема и процедуре: Алати, опрема и процедуре морају бити у складу са захтевима релевантних европских, националних и међународних стандарда, тамо где они постоје.

Цртежи и извештаји: Цртежи и извештаји инсталације морају бити ажурни и лако доступни.

Сигнаге: Адекватна сигнализација која скреће пажњу на специфичне опасности биће постављена по потреби када инсталација ради и током било каквог рада.

Стандардне оперативне процедуре

Делатност: Радне активности су дизајниране да промене електрично стање електричне инсталације. Постоје две врсте:

  • операције које имају за циљ да модификују електрично стање електричне инсталације, нпр. да би се користила опрема, прикључила, искључила, покренула или зауставила инсталацију или део инсталације за извођење радова. Ове активности се могу обављати локално или даљински.
  • искључивање пре или поновно укључивање после мртвог рада, које треба да обављају квалификовани или обучени радници.

 

Функционалне провере: Ово укључује мерење, тестирање и процедуре инспекције.

Мерење се дефинише као читав низ активности које се користе за прикупљање физичких података у електричним инсталацијама. Мерење ће обављати квалификовани стручњаци.

Испитивање обухвата све активности које су осмишљене за проверу рада или електричног, механичког или термичког стања електричне инсталације. Испитивање ће извршити квалификовани радници.

Инспекција је провера да ли електрична инсталација одговара важећим наведеним техничким и безбедносним прописима.

Радне процедуре

Опште: Именовано лице за контролу електричних инсталација и овлашћено лице за контролу рада дужне су да обезбеде да радници добију конкретна и детаљна упутства пре почетка рада и по његовом завршетку.

Пре почетка радова, овлашћено лице за контролу радова обавештава овлашћено лице за контролу електроинсталација о природи, месту и последицама на електроинсталацију предвиђеног рада. Ово обавештење ће се по могућности дати у писаној форми, посебно када је посао сложен.

Радне активности се могу поделити у три категорије: мртве радње, рад под напоном и рад у близини инсталација под напоном. За сваку врсту посла развијене су мере за заштиту од струјних удара, кратких спојева и лука.

Индукција: При раду на електричним водовима подложним струјној индукцији треба предузети следеће мере:

  • уземљење у одговарајућим интервалима; ово смањује потенцијал између проводника и земље на безбедан ниво
  • изједначавање потенцијала радилишта; ово спречава раднике да се уведу у индукциону петљу.

 

Временски услови: Када се види муња или се чује грмљавина, не смеју се започети нити наставити радови на инсталацијама на отвореном или на унутрашњим инсталацијама директно повезаним на надземне водове.

Деад-воркинг

Следеће основне радне праксе ће обезбедити да електричне инсталације на радилишту остану мртве за време трајања радова. Осим ако не постоје јасне контраиндикације, праксе треба примењивати наведеним редоследом.

Потпуно искључење: Део инсталације у коме ће се изводити радови треба да буде изолован од свих извора напајања и осигуран од поновног укључивања.

Осигурање од поновног повезивања: Сви прекидачи који се користе за изолацију електричних инсталација за рад морају бити закључани, по могућности закључавањем погонског механизма.

Потврда да је инсталација мртва: Одсуство струје треба да се провери на свим половима електричне инсталације на или што је ближе могуће радилишту.

Уземљење и кратки спој: На свим високонапонским и неким нисконапонским радилиштима, сви делови на којима се ради морају бити уземљени и кратко спојени након што су искључени. Системи уземљења и кратког споја прво морају бити повезани са земљом; компоненте које се уземљују морају се прикључити на систем тек након што је уземљен. Колико је практично, системи уземљења и кратког споја морају бити видљиви са радилишта. Инсталације ниског и високог напона имају своје специфичне захтеве. Код ових типова инсталација, све стране радилишта и сви проводници који улазе на градилиште морају бити уземљени и кратко спојени.

Заштита од суседних делова под напоном: Додатне заштитне мере су неопходне ако се делови електричне инсталације у близини радилишта не могу угасити. Радници не смеју да почну са радом пре него што добију дозволу за то од овлашћеног лица за контролу рада, које заузврат мора да добије овлашћење од овлашћеног лица за контролу електричних инсталација. По завршетку радова, радници ће напустити радилиште, алат и опрема ће бити ускладиштени, а системи за уземљење и кратки спој уклоњени. Именовано лице за контролу радова тада ће обавестити овлашћено лице за контролу електричне инсталације да је инсталација доступна за поновно прикључење.

Ливе-воркинг

Опште: Рад под напоном је рад који се обавља у зони у којој постоји струја. Смернице за димензије радне зоне под напоном могу се наћи у стандарду ЕН 50179. Примењују се заштитне мере за спречавање струјних удара, лука и кратких спојева.

Обука и квалификације: Посебни програми обуке ће бити успостављени како би се развила и одржала способност квалификованих или обучених радника да раде под напоном. Након завршетка програма, радници ће добити квалификацију и овлашћење за обављање специфичних радова под напоном на одређеним напонима.

Одржавање квалификација: Способност да се ради под напоном одржава се или праксом или новом обуком.

Технике рада: Тренутно постоје три признате технике, које се разликују по својој применљивости на различите типове делова под напоном и опрему која је потребна за спречавање електричних удара, лука и кратких спојева:

  • хот-стицк рад
  • изолациони рад у рукавицама
  • рад голим рукама.

 

Свака техника захтева различиту припрему, опрему и алате, а избор најприкладније технике зависиће од карактеристика посла о коме је реч.

Алати и опрема: Специфицирају се карактеристике, складиштење, одржавање, транспорт и преглед алата, опреме и система.

Временски услови: Ограничења се односе на рад под напоном у неповољним временским условима, пошто су изолациона својства, видљивост и мобилност радника смањени.

Организација рада: Рад мора бити адекватно припремљен; писмена припрема се унапред доставља за сложени рад. Инсталација уопште, а посебно део у коме ће се радови изводити, треба да се одржава у стању у складу са потребном припремом. Именовано лице за контролу рада обавештава овлашћено лице за контролу електроинсталација о природи посла, месту у инсталацији на коме ће се радови изводити и предвиђеном трајању радова. Прије почетка рада, радницима треба објаснити природу посла, релевантне сигурносне мјере, улогу сваког радника и алате и опрему која ће се користити.

Посебне праксе постоје за изузетно нисконапонске, нисконапонске и високонапонске инсталације.

Рад у близини делова под напоном

Опште: Радови у близини делова под напоном са називним напоном изнад 50 ВАЦ или 120 ВДЦ треба да се изводе само када су примењене мере безбедности да се обезбеди да се делови под напоном не могу додирнути или да се не може ући у зону под напоном. У ту сврху се могу користити екрани, баријере, кућишта или изолационе облоге.

Пре почетка рада, овлашћено лице за контролу радова ће упутити раднике, посебно оне који нису упознати са радом у близини делова под напоном, о безбедносним размацима које треба поштовати на градилишту, о основним безбедносним праксама које треба поштовати и потреба за понашањем које обезбеђује безбедност целокупне радне екипе. Границе радилишта морају бити прецизно дефинисане и означене и скренута пажња на неуобичајене услове рада. Ове информације се понављају по потреби, посебно након промене услова рада.

Радници морају да обезбеде да ниједан део њиховог тела или било који предмет не уђе у зону под напоном. Посебну пажњу треба посветити приликом руковања дугим предметима, на пример, алатима, крајевима каблова, цевима и мердевинама.

Заштита екранима, баријерама, кућиштима или изолационим облогама: Избор и уградња ових заштитних уређаја треба да обезбеди довољну заштиту од предвидљивих електричних и механичких стресора. Опрема мора бити на одговарајући начин одржавана и обезбеђена током рада.

Одржавање

Опште: Сврха одржавања је одржавање електричне инсталације у потребном стању. Одржавање може бити превентивно (тј. редовно се спроводи да би се спречили кварови и одржавала опрема у исправном стању) или корективно (тј. да се спроводи ради замене неисправних делова).

Радови на одржавању могу се поделити у две категорије ризика:

  • рад који укључује ризик од струјног удара, где се морају поштовати процедуре које се примењују на рад под напоном и рад у близини делова под напоном
  • рад где дизајн опреме дозвољава обављање неких радова на одржавању у одсуству потпуних процедура под напоном

 

Особље: Особље које ће изводити радове мора бити адекватно квалификовано или обучено и мораће имати одговарајуће мерне и испитне алате и уређаје.

Радови на поправци: Радови на поправци се састоје од следећих корака: локација квара; отклањање кварова и/или замена компоненти; поновно пуштање у рад ремонтованог дела инсталације. Сваки од ових корака може захтевати посебне процедуре.

Радови на замени: Уопштено говорећи, замена осигурача у високонапонским инсталацијама треба да се изводи као мртав посао. Замену осигурача обављају квалификовани радници по одговарајућим радним процедурама. Замена сијалица и делова који се могу уклонити као што су стартери треба да се обавља као мртав посао. У високонапонским инсталацијама, поступци поправке се такође примењују на радове замене.

Обука особља о електричним опасностима

Ефикасна организација рада и обука о безбедности је кључни елемент сваке успешне организације, програма превенције и програма безбедности и здравља на раду. Радници морају имати одговарајућу обуку да би свој посао обављали безбедно и ефикасно.

Одговорност за спровођење обуке запослених лежи на менаџменту. Менаџмент мора препознати да запослени морају да раде на одређеном нивоу пре него што организација може да постигне своје циљеве. Да би се постигли ови нивои, морају се успоставити политике обуке радника и, самим тим, конкретни програми обуке. Програми треба да укључују фазе обуке и квалификације.

Програми који раде уживо треба да садрже следеће елементе:

Обука: У неким земљама, програми и објекти за обуку морају бити формално одобрени од стране одбора за рад или сличног тела. Програми се заснивају првенствено на практичном искуству, допуњеном техничким упутствима. Обука се одвија у облику практичног рада на унутрашњим или отвореним моделним инсталацијама сличним онима на којима се прави рад.

Квалификације: Процедуре рада на живо су веома захтевне и неопходно је користити праву особу на правом месту. Ово се најлакше постиже ако је на располагању квалификовано особље различитих нивоа вештина. Одређено лице за контролу рада треба да буде квалификовани радник. Тамо где је надзор неопходан, и њега треба да спроводи квалификована особа. Радници треба да раде само на инсталацијама чији напон и сложеност одговарају њиховом нивоу квалификације или обучености. У неким земљама квалификација је регулисана националним стандардима.

Коначно, радници треба да буду поучени и обучени о основним техникама спасавања живота. Читалац је упућен у поглавље о првој помоћи за даље информације.

 

Назад

" ОДРИЦАЊЕ ОД ОДГОВОРНОСТИ: МОР не преузима одговорност за садржај представљен на овом веб порталу који је представљен на било ком другом језику осим енглеског, који је језик који се користи за почетну производњу и рецензију оригиналног садржаја. Одређене статистике нису ажуриране од продукција 4. издања Енциклопедије (1998).“

Садржај

Референце за електричну енергију

Амерички национални институт за стандарде (АНСИ). 1990. Национални кодекс електричне безбедности: АНСИ Ц2. Њујорк: АНСИ.

Андреони, Д и Р Цастагна. 1983. Л'Ингегнере е ла Сицурезза. Вол. 2. Рим: Едизиони Сциентифицхе.

ЕДФ-ГДФ. 1991. Царнет де Пресцриптионс ау Персоннел—Превентион ду Рискуе елецтрикуе.

ЕНЕЛ Спа. 1994. Диспосизиони пер ла Превензионе деи Рисцхи Елеттрици.

Европски стандард (1994а). Рад електричних инсталација. Коначни нацрт ЕН 50110-1.

Европски стандард (1994б). Рад електричних инсталација (Национални анекси.) Коначни нацрт ЕН 50110-2.

Европска економска заједница (ЕЕЦ). 1989. Директива Савета од 12. јуна 1989. о увођењу мера за подстицање побољшања безбедности и здравља радника на раду. Документ бр. 89/391/ЕЕЦ. Луксембург: ЕЕЗ.

Фоллиот, Д. 1982. Лес незгоде д'оригине елецтрикуе, леур превентион. Цоллецтион монограпхие де медецине ду траваил. Парис: Едитионс Массон.

Гилет, ЈЦ и Р Цхокует. 1990. Ла Сецурите елецтрикуе: Тецхникуес де превентион. Гренобл, Француска: Социете алпине де публицатион.

Гоурбиере, Е, Ј Ламброзо, Д Фоллиот и Ц Гари. 1994. Цомплицатионс ет секуеллес дес незгоде дус а ла фоудре. Рев Ген Елецтр 6 (4. јун).

Међународна електротехничка комисија (ИЕЦ). 1979. Елецтробиологие. Погл. 891 у Општем индексу међународног електротехничког речника. Женева: ИЕЦ.

—. 1987. Еффетс ду Цоурант Пассант пар ле Цорпс хумаин: Деукиеме партие. ИЕЦ 479-2. Женева: ИЕЦ.

—. 1994. Еффетс ду Цоурант Пассант пар ле Цорпс хумаин: Премиере партие. Женева: ИЕЦ.

Кане, ЈВ и ММ Стернхеим. 1980. Фисица Биомедица. Рим: ЕМСИ.

Лее, РЦ, М Цапелли-Сцхеллпфеффер и КМ Келли. 1994. Електричне повреде: мултидисциплинарни приступ терапији, превенцији и рехабилитацији. Анн НИ Ацад Сци 720.

Лее, РЦ, ЕГ Цравалхо и ЈФ Бурке. 1992. Електрична траума. Цамбридге: Цамбридге Унив. Притисните.

Винцклер, Р. 1994. Електротехничка стандардизација у Европи: алат за унутрашње тржиште. Брисел: ЦЕНЕЛЕЦ.