Как рассчитать минимальное значение электродугового термического воздействия спецодежды?

Защита от электродуги. Статьи компании «ООО ФИРМА «АВ ЦЕНТР»»

Для человека любое производство представляет потенциальную опасность. Однако жизнь и здоровье электротехнического персонала подвержены еще одной опасности, специфичной для работников именно этих профессий. Наибольшую угрозу для них представляет электродуга.

Электрическая дуга обладает огромной мощностью и в весьма короткий промежуток времени (секунды и доли секунды) выделяет в окружающее пространство большое количество энергии: световой, лучистой (ультрафиолетовые и инфракрасные лучи) и тепловой (температура газа в канале дугового разряда достигает 5–6 тыс. °С), а также сопровождается выделением озона и угарного газа.

Риск возникновения электродуги на оборудовании зависит от нескольких факторов:

насколько часто работники выполняют задачи с участием подключенного в сеть оборудования;
уровня сложности поставленной задачи, необходимость вмешательства, доступное пространство, пределы безопасности, тип участка;
подготовки, навыков, скоординированности работы с помощником;
используемых инструментов;
состояния оборудования;
степени перегрузки по току защитного оборудования.

Основными факторами, представляющими угрозу для жизни и здоровья работника при аварии, связанной с действием электрической дуги и возможными последствиями электрической дуги, являются следующие:

эффект внезапности и незаметности, в связи с чем персонал не имеет возможности оперативно покинуть место аварии;
эффект концентрации энергии: выделение большого количества энергии в короткий срок в ограниченном объеме приводит к появлению локальных смертельно опасных концентраций энергии и может привести к временной или постоянной потере зрения;
сверхвысокие температуры: под их воздействием человек получает тяжелейшие ожоги и травмы;
ударная волна, в результате которой человек может получить травмы при падении и ударе о предметы, находящиеся у него за спиной; взрывная волна может разбросать работников по всему помещению и столкнуть их с лестниц, возможны временная или постоянна потеря слуха, повреждение нервов и остановка сердца;
дуга разбрызгивает капли расплавленного металла с высокой скоростью, брызги расплавленного металла могут отлетать от источника дуги на расстояние нескольких метров; осколки взрыва могут проникнуть в тело человека;
возгорание одежды рабочего: одежда может воспламеняться на расстоянии нескольких метров (участки кожи под одеждой могут получить более серьезные ожоги, чем открытые участки кожи, ожоги третьей степени);
плавление синтетических деталей одежды и экипировки работника и попадание расплавленных веществ на кожу человека, приводящее к ожогам;
выделение озона и угарного газа приводит к удушью, головокружению, тошноте, рвоте и даже смерти.

Как показывает статистика, к отраслям производства, персонал которого часто подвержен авариям, вызванным электрической дугой, можно отнести нефтегазовый комплекс, металлургию, электрифицированный транспорт и электроэнергетику.
Средством индивидуальной защиты работников от воздействия электрической дуги является защитный комплект, который состоит из защитного костюма, нательного белья, термостойких перчаток, каски и обуви.

Заинтересованность предприятий в вопросе защиты персонала от электродуги способствовала активному развитию рынка спецодежды, которая защищала бы работников от тепла и пламени, создаваемых электрической дугой. Немаловажное значение для развития рынка имеет мода на форму, следуя которой фирмы заказывают спецодежду, выдержанную в стиле корпоративных цветов.

Современный рынок защитной одежды от воздействия электродуги предлагает покупателям широкий ассортимент костюмов, основными отличиями которых являются уровень защиты, на который они рассчитаны, и материалы, из которых они сделаны.

Обратите внимание

Ведущими мировыми производителями текстильных материалов для таких костюмов являются: компания DuPont (США) — арамидные ткани, компания Walls FR (США), выпускающая хлопковые и смешанные ткани с огнезащитной пропиткой ITEX®, компания DALETEC (Норвегия) — хлопковые ткани с огнестойкой пропиткой Pyrovatex®, а также компании Carrington (Великобритания), Klopman (Италия), Ten Cate Protect (Голландия) и Westex (США) — хлопковые и смешанные ткани, обработанные по технологии Proban®.

Как следствие такого большого ассортимента, возникает вопрос о том, спецодежда из ткани с какими параметрами обеспечивает наилучшую защиту персонала.

На сегодняшний день существуют две методики испытания материалов и одежды для защиты от воздействия электрической дуги. Это американский стандарт ASTM F 1959-1999 и международный стандарт IEC 61482-1. Оба стандарта оперируют показателем ATPV (значение величины дугового термического воздействия).

В 1999 г. американская организация ASTM разработала методику определения и сравнения защитных свойств различных огнестойких тканей при воздействии на них электрической дуги — стандарт ASTM F 1959/F 1959M «Стандартный метод испытаний для определения уровня термического воздействия электрической дуги на материалы, предназначающиеся для производства одежды».

Данный метод испытания применяется для измерения стойкости к воздействию дуги материалов, предназначенных для использования в качестве огнестойкой одежды для персонала, работа которого связана с риском воздействия электрической дуги. Данный метод испытания позволяет измерить стойкость к воздействию дуги материалов, которые отвечают следующим требованиям: длина обуглившегося участка — менее 150 мм, остаточное время горения — менее 2 сек.

В 2002 г. Международная электротехническая комиссия, осуществляющая разработку международных стандартов в области электротехники и электроники, приняла стандарт IEC 61482-1 «Работы под напряжением.

Одежда для защиты от термических опасностей, связанных с воздействием электрической дуги», часть 1–2 «Определение класса защиты материала и одежды от воздействия дуги с использованием ограниченной и направленной дуги (испытание в ящике) «, взяв за основу американскую методику ASTM F 1959 и показатель ATPV.

В соответствии со стандартом, верх одежды следует изготавливать из материалов с постоянными термостойкими свойствами, обеспечивающими защиту от падающей энергии электродугового воздействия (в соответствии с установленными уровнями защиты).

Важно

Огнестойкость материала или пакета материалов, предназначенных для одежды конкретных моделей, после 5- и 50-кратных стирок не должна ухудшаться. Время остаточного горения после удаления ткани из пламени должно быть не более 2 сек.

ЗЭТВ материала или пакета материалов, предназначенных для одежды конкретных моделей, после 5- и 50-кратных стирок не должно снижаться более чем на 5%.

При работах на взрывоопасных объектах значение удельного поверхностного электрического сопротивления материала или пакета материалов, предназначенных для изготовления одежды, после 5- и 50-кратных стирок не должно превышать 107 Ом.

Методы, описанные в стандарте, применяются для измерения и описания свойств материалов (метод А) или одежды (метод В) при воздействии на них конвективной энергии и теплового излучения, создаваемых электрической дугой на открытом воздухе в регулируемых лабораторных условиях.

Методы служат для определения значения падающей энергии, которая позволяет прогнозировать ожоговую травму второй степени, когда образцы подвергаются воздействию теплового излучения от электрической дуги.

Для оценки одного вида образца следует провести серию как минимум из семи испытаний.

Материалы, используемые в методе А, имеют форму плоских образцов, в методе В это одежда типа верхних рубашек/курток. Для метода А испытательная установка представляет собой расположенные по кругу три панели с двумя датчиками и три контрольных датчика — по два с двух сторон от каждой панели.

Для метода B используется от одного до трех манекенов с четырьмя датчиками на каждом, а также по два контрольных датчика — по одному с каждой стороны манекена.

Совет

При проведении исследования учитывается величина тока короткого замыкания дуги, напряжение дуги (падение напряжения, создаваемое электрической дугой, в вольтах) и ее длительность (время существования электродугового разряда, в секундах).

На основе этих данных определяется энергия дуги, связанная прямой зависимостью со значением падающего на образцы теплового потока En, который измеряется контрольными датчиками с момента инициирования и до окончания воздействия электрической дуги.

Количество тепла, прошедшего через образцы, измеряют с помощью датчиков (медных калориметров) на панелях.

Полученные данные по теплопередаче (значение падающего теплового потока En и количество тепла, прошедшего сквозь образец (образцы) ) используют для построения графика кривой роста температуры, которую затем сравнивают с кривой Столл и определяют значение электродугового термического воздействия с учетом 95% доверительного интервала.

В зависимости от значения падающей энергии, выделяемой электрической дугой, одежду подразделяют по значению электродугового термического воздействия на следующие уровни защиты (в кал/см2):

1-й — 5;
2-й — 20;
3-й — 40;
4-й — 60;
5-й — 80;
6-й — 100.

Затем, исходя из необходимого уровня защиты, для каждого участка работы электротехнического персонала в зависимости от параметров обслуживаемого оборудования и условий работы подбирается защитный костюм. Для персонала, работающего в помещении с оборудованием небольшой мощности, это могут быть костюмы 1-го и 2-го уровней.

Источник: https://avcentr.prom.ua/a38558-zaschita-elektrodugi.html

Безопасное электричество: одежда диктует поведение

Электрическая дуга — беда интернациональная. Она возникает во всех уголках земного шара, где есть электричество, калечит и убивает сотни человек ежегодно.

Противостоять этому страшному явлению во всех странах пытаются с помощью целого комплекса специальных мер, одной из которых является обеспечение средствами индивидуальной защиты (СИЗ). Например, Финляндия еще в 1986 г.

ввела требование обязательного применения при работе в условиях риска возникновения электрической дуги специальной огнестойкой одежды.

За последующие 15 лет летальных исходов вследствие поражения дугой здесь зафиксировано не было.

Важно

В России на опасных производствах СИЗ также являются обязательными, однако остро стоит проблема мотивации персонала к их применению.

В большей части производственных травм, получаемых работниками электропредприятий, имеет место неиспользование (или неполное использование) имеющихся у них средств защиты.

По этой же причине не удается избежать ожогов во всех 100% случаев, связанных с возникновением дуги.

Оборудование после возникновения дуги, 2008 г.

1. Уровень защиты комплекта должен соответствовать действительному уровню опасности

Работодателю необходимо точно определить степень риска и уровень защиты, который требуется на каждом конкретном рабочем месте. Если работник обслуживает несколько электроустановок с разной степенью риска, то комплект подбирается по наибольшему уровню защиты.

2. Перед выполнением работ на электрооборудовании персонал обязан убедиться в комплектности СИЗ

Обязательными составляющими термостойкого комплекта являются: костюм, подшлемник, предохраняющий от ожогов лоб, шею и подбородок, а также термостойкие перчатки и каска с защитным экраном для лица, который в момент выполнения работ должен быть опущен.

Насколько часто персонал электропредприятий всех стран пренебрегает этим законом, бесстрастно отражено в статистике. В Финляндии при возникновении электрической дуги чаще всего страдают руки — в 71%, ожоги лица получают в 43% случаев, повреждения глаз — в 14%. В Германии в 1998 г.

правая рука была повреждена в 2/3 случаях, в 41% — правое предплечье, в 34% левая рука. Повреждение рук и лица вследствие неполного применения СИЗ является типичным при таком виде несчастных случаев и в России: в 2008- 2009 г.

в 100% случаев, где в материалах указаны пострадавшие части тела, фигурируют руки, а в 90% — лицо.

Совет

Во многих отраслях обеспечение комплексной защиты работника признано необходимым требованием. Так, согласно Методическим рекомендациям по определению технических требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги, утвержденным приказом Минпромэнерго № 97 от 28 марта 2007 г. , комплекты, не отвечающие этому условию, не допускаются к использованию.

Средства защиты после испытаний

Потребность в нормативном закреплении принципа комплексной защиты родилась из анализа несчастных случаев на производстве. Так, по данным ЗАО «ФПГ Энергоконтракт», каждая вторая производственная травма связана с несоблюдением этого требования. Отсутствие одной только составляющей комплекта СИЗ может свести «на нет» все усилия по сохранению жизни и здоровья. И мелочей здесь быть не может.

Но полнота комплекта — только одна сторона требования комплексности. Все его элементы должны пройти испытания, подтверждающие их защитные свойства.

К сожалению, на сегодняшний день далеко не каждый изготовитель СИЗ предлагает готовое законченное решение, учитывающее степень опасности и условия труда конкретного производства.

2008 год, Северо-Запад России

В результате короткого замыкания перегорел заземляющий проводник АП-18-09 с образованием дуги. Находящийся в двух метрах от заземляющего проводника допускающий, стаж работы которого превысил 25 лет, в этот день решил ограничиться частью комплекта для защиты от электрической дуги и не надел термостойкие брюки.

Результат: ожоги туловища и конечностей II и III ст., лечение на протяжении 2,5 месяцев.

3. При выполнении работ нельзя оставлять ни одной лазейки для проникновения теплового потока в пододеждное пространство

Это означает, что костюм, куртка-накидка, а также манжеты рукавов должны быть полностью застегнуты, длина бретелей полукомбинезона отрегулирована по росту, под диэлектрические перчатки надеты термостойкие.

Обратите внимание

Обувь необходимо зашнуровывать, а низ брюк или полукомбинезона выпускать поверх ботинок. Защитная каска с термостойкой окантовкой должна быть заранее отрегулирована по размеру головы, а щиток — прочно укреплен.

Кроме того, необходимо убедиться в отсутствии повреждений СИЗ. В случае возникновения небольших разрывов, ремонт можно произвести самостоятельно с помощью прилагаемых к комплекту термостойких материалов, во всех остальных ситуациях — поврежденный элемент комплекта должен быть заменен.

2009 год, Поволжье

В результате неосторожных действий электромонтера при подключении вновь вводимого объекта, произошло короткое замыкание с образованием электрической дуги. От серьезных последствий 33-летнего работника спас термостойкий комплект. Однако из-за неопущенного перед началом работ экрана каски пострадало лицо молодого человека — ожоги 1 и 2 степени, площадью 4%.

2010 год, Северо-Запад России

Жизнь попавшего под дугу водителя-электромонтера спасла термостойкая одежда. Под воздействием высокой температуры на поверхности ткани образовался карбонизированный защитный слой, не допустивший проникновение тепловой энергии под одежду.

По объему и расположению карбонизированной поверхности, специалисты определили примерную мощность дуги — 7–8 кал/см2. Основной ее удар пришелся в область груди. В подобных случаях, если электромонтер работает в расстегнутой куртке или под ней находится синтетическая одежда, минимальный процент ожогов 2— 3 степени составляет 20–25% поверхности тела.

В данном же случае работник отделался небольшим ожогом 1 степени нижней части лица (был без подшлемника).

4. Для сохранения защитных свойств комплектов эксплуатировать их необходимо в чистом состоянии, без наличия пятен легковоспламеняющихся веществ

Тем более что в уходе спецодежда из арамидных тканей неприхотлива — количество стирок не снижает ее эффективности, можно использовать обычные моющие средства, а при химчистке не нужно срезать пуговицы.

5. Применение белья или одежды из легко плавящихся материалов запрещается

Искусственные волокна плавятся при довольно низкой температуре и могут вызвать ожог даже при использовании защитной одежды. Поэтому костюмы должны надеваться на хлопчатобумажное белье, специальный термостойкий трикотаж или на одежду из натуральных материалов.

Костюм из армидной ткани, спасший человека в момент возникновения дуги в апреле 2010 года

2009 год, Северо-Запад России

При проведении ремонтных работ на ВЛ-110 электрослесарь ошибочно поднялся на включенный разъединитель ОСШ-110 кВ.

В результате возникновения электрической дуги молодой электромонтер, имеющий на иждивении маленького ребенка, получил термические ожоги 2 и 3 степеней лица, шеи, грудной клетки, боковой поверхности живота справа, обеих верхних и нижних конечностей, промежности — общей площадью 55–60%.

Важно

Из материалов расследования обстоятельств НС следует: пострадавший не применял термостойкие перчатки и подшлемник, использовал строительную каску вместо термостойкой, работу проводил с закатанными рукавами, а на поверхности его куртки и полукомбинезона имелись пятна краски. Наличие загрязнений привело к возгоранию этих участков и, как следствие, появлению локальных ожогов. К еще более страшным последствиям привело нательное белье пострадавшего, имевшее в своем составе легкоплавкие волокна.

6. Комплекты подбираются каждому конкретному работнику в соответствии с его размером и ростом

Комфорт и надежную защиту обеспечит только тот комплект, который впору его хозяину. Чтобы не ошибиться в подборе, необходимо соблюдать несколько важных правил:

при заказе ориентироваться не на повседневную одежду, а на размерные таблицы производителя, которые учитывают требования ГОСТа с дополнительными прибавками по объему. Если показание оказалось на грани двух размеров — выбирать больший;
проводить замеры перед каждым новым заказом, а не копировать данные первого подбора, так как комплекция человека со временем меняется;
для снятия мерок привлекать помощника, стоять выпрямившись, дышать свободно;
обращать внимание на усовершенствование конструкции и эргономики комплектов производителем, которые могут повлиять на изменение размера костюма;
в затруднительных случаях следует обратиться за помощью к специалистам «Энергоконтракта».

Правильный подбор и эксплуатация термостойких защитных комплектов повышает шансы на выживание, но не может заменить безопасных методов работы. Поэтому не только одежда диктует поведение, но и сам человек должен нести ответственность за сохранение своей жизни и здоровья и строго соблюдать требования по применению СИЗ, а также правила техники безопасности на производстве.

Эти требования едины для всех термостойких комплектов, независимо от того, из каких материалов они изготовлены. В настоящее время существует 2 основных способа создания термостойкой спецодежды — из тканей на основе арамидных волокон и из хлопчатобумажных тканей с пропитками.

Есть страны, где основная ставка делается на хлопчатобумажные костюмы. В других выбирают арамидные материалы. Выбор обусловлен состоянием оборудования и распространенностью автоматических систем переключения.

В России большинство оперативных переключений по-прежнему выполняется вручную, поэтому высок уровень рисков, связанных с возникновением электрической дуги.

И это заставляет максимально серьезно и ответственно относиться к СИЗ, которые служат последней преградой на пути возможной опасности получения термических травм. Именно поэтому в России все ведущие энергопредприятия выбирают костюмы из арамидной ткани.

Они, в отличие от хлопчатобумажных с пропиткой, обладают постоянными защитными свойствами, сохраняющимися в течение всего срока эксплуатации.

Но даже самые лучшие и высокотехнологичные СИЗ не в состоянии на 100% исключить риск получения травмы, т.к. в работе всегда присутствует человеческий фактор.

Совет

Правильный подбор и эксплуатация термостойких защитных комплектов повышает шансы на выживание, но не может заменить безопасных методов работы.

Поэтому не только одежда диктует поведение, но и сам человек должен нести ответственность за сохранение своей жизни и здоровья и строго соблюдать требования по применению СИЗ, а также правила техники безопасности на производстве.

Светлана БЕЛЯКОВА, руководитель отдела «Энергетика»

ЗАО «ФПГ Энергоконтракт»

Источник: https://market.elec.ru/nomer/39/bezopasnoe-elektrichestvo-odezhda-diktuet-povedeni/

Метод теплового расчета одежды, предложенный

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

ЦНИШПом

Исходными данными для теплового расчета одежды по данному методу являются следующие [40]:

VВ –наиболее вероятная скорость ветра;

tВ –средняя температура воздуха, при которой предполагается эксплуатация одежды;

M –средняя величина энергозатрат рабочего;

τ –время, в течение которого рабочий непрерывно должен находиться на холоде;

tС.В.К – средневзвешенная температура кожи человека;

qС.В.Т –средневзвешенный тепловой поток с поверхности тела человека;

S – площадь тела человека.

При расчете теплового сопротивления одежды следует исходить:

1) из того, что одежда обеспечивает тепловое равновесие организма с окружающей средой (главным образом при выполнении интенсивной физической работы); в этом случае человек оценивает свои теплоощущения как «комфорт»;

2) либо из предпосылки, что теплоотдача несколько превышает теплообразование, т.е.

человек несколько охлаждается (преимущественно при нахождении в состоянии относительного покоя при выполнении легкой физической работы).

В этом случае рекомендуется вести расчет теплового сопротивления одежды исходя из того, что к концу пребывания на рабочем месте человек оценивает свои теплоощущения как «прохладно».

Показатели, необходимые для расчета теплового сопротивления одежды определяют следующим образом:

1) сведения о температуре и скорости движения воздуха запрашивают у соответствующих метеостанций, либо используют справочные табличные данные;

2) энергозатраты человека определяют экспериментально либо по справочным данным;

3) средневзвешенную температуру кожи человека вычисляют по формулам:

tС.В.К = 36,07 – 0,0354·М / S, [оС ] –для состояния теплового комфорта,

tС.В.К = 34,7 – 0,044·М / S, [оС ] –для состояния «прохладно»,

где М – энергозатраты, Вт;

S – площадь поверхности тела человека, м2, определяется по графику в зависимости от роста и массы тела.

4) для определения средневзвешенного теплового потока используют формулу

, [Вт/м2],

Обратите внимание

где Д– дефицит тепла в организме, Дж; для теплоощущений «комфорт» Д ≤ 122 • 103 Дж (29 ккал), «прохладно» – Д = 209 • 103 Дж ± 84 • 103 Дж (50 ккал±20ккал);

QДЫХ– теплопотери на нагрев вдыхаемого воздуха, Вт;

τ– время пребывания на холоде, с.

5) Потери тепла на нагрев вдыхаемого воздуха QДЫХопределяют по табличным данным.

6) Суммарное тепловое сопротивление одежды рассчитывают следующим образом

, [оС• м2]

При наличии ветра учитывают поправку на действие ветра:

С = (0,07В + 2,0) • V + 5, [%]

где С – снижение теплового сопротивления одежды, %;

V –скорость ветра, м/с.

В – воздухопроницаемость пакета материалов одежды, дм3/м2•с, в зависимости от скорости ветра для основного материала рекомендуются следующие значения воздухопроницаемости: при V4 м/с В = 7 – 10дм3/м2•с.

В соответствии с рассчитанным суммарным тепловым сопротивлением одежды определяют среднюю толщину пакета одежды (δСР). Для этого используют зависимость суммарного теплового сопротивления одежды, представленную в табличной или графической форме.

Помимо средней толщины пакета одежды необходимо еще знать толщину различных участков одежды, предусмотреть тепловую защиту всех областей тела. Неодинаковый эффект утепления различных областей тела человека обусловлен:

– различием радиусов кривизны областей тела;

– неодинаковой степенью прилегания одежды на различных участках тела;

– особенностями реакций терморегуляции организма.

Толщину пакета одежды по участкам тела (туловище, плечо и предплечье, бедро, голень) определяют в соответствии с коэффициентом распределения толщины пакета материалов одежды (показателем эффективности утепления):

δУЧ = ПЭУ . δСР

Показатель эффективности утепления (ПЭУ)– это отношение суммарного теплового сопротивления одежды, определенного на данном участке, к средневзвешенной величине теплового сопротивления одежды. ПЭУ определяют в зависимости от средней толщины пакета одежды (табл.3.1).

Таблица 3.1.

Показатели эффективности утепления

Области тела человека	Средняя толщина пакета одежды, δСР
6 – 12	13 – 14	25 – 36
Голова	0,50	0,49	0,39
Туловище	1,26	1,30	1,45
Плечо+предплечье	1,13	1,24	1,23
Кисть	0,74	0,66	0,55
Бедро	1,13	1,08	1,07
Голень	0,90	0,81	0,86
Стопа	0,83	0,77	0,52

Теплоизоляционный материал должен располагаться в соответствии со значениями ПЭУ. Определяют количество предметов нижележащих слоев одежды (в соответствии с видом участка) [10].

В качестве примера в таблице 3.2 приведены нормативные значения суммарного теплового сопротивления одежды утепленного костюма, состоящего из куртки и брюк [31, 32].

Таблица 3.2.

Суммарное тепловое сопротивление пакета материалов утепленного костюма в условиях естественной конвенции

Климатический пояс	Суммарное тепловое сопротивление пакета материалов утепленного костюма, оС м2/Вт, не менее
куртка	брюки
Особый	0,77	0,69
IV	0,83	0,80
III	0,64	0,57
I – II	0,51	0,50