Защита от Статического электричества
Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением и сохранением свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектриков, полупроводников или изолированных проводников (Стат. Эл. связано с возникновением электростатических полей, т.е. полей неподвижных электрических зарядов).
Воздействие статического электричества на организм человека проявляется:
— либо в виде слабого, длительно протекающего тока;
— либо в форме кратковременного разряда через тело человека;
— вредное воздействие на организм человека оказывает и электрическое поле повышенной напряженности. Оно вызывает функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и некоторых других систем организма.
Кроме воздействия на человека, статическое электричество может нарушать технологические процессы, создавать помехи в электронных приборах, вызывать взрывы.
В производственных условиях накопление зарядов статического электричества происходит в следующих случаях:
1. При наливе электризующихся жидкостей (бензола, бензина, спирта) в незаземленные резервуары.
2. Во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли.
3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов.
4. Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистернах и бочках.
5. При фильтрации через пористые перегородки или сетки.
6. При движении пылевоздушных смесей в незаземленных трубах и аппаратах.
7. В процессе перемешивания веществ в смесителях.
8. При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную.
9. В ременных передачах во время трения ремней о шкивы.
Защиту от статического электричества осуществляют по двум направлениям:
1. Уменьшение генерации электрических зарядов.
2. Устранение образовавшихся зарядов статического электричества.
Для реализации первого направления необходимо правильно подбирать конструкционные материалы, из которых изготавливается технологическое оборудование. Эти материалы должны быть слабоэлектролизующимися или неэлектролизующимися.
Для реализации второго направления оборудование необходимо заземлять, а также снижать удельное сопротивление перерабатываемых материалов. Снижение удельного сопротивления достигается:
— повышением относительной влажности до 70 %;
— добавлением к обрабатываемым материалам антистатиков;
— введением в состав твердых диэлектриков электропроводящих материалов (графита, углеводородных волокон, алюминиевой пудры).
Основными способами устранения опасности статического электричества являются:
♦ ; надежное заземление оборудования, коммуникаций, сосудов (сопротивление такого заземления должно быть не более 100 Ом).
♦ снижение удельного (объемного) сопротивления материалов повышением влажности или применением антистатических примесей (антистатиков);
♦ ионизация воздуха или среды;
♦ недопущение создания взрывоопасных концентраций, снижение скорости движения жидкости и длины продуктопроводов, использование менее пожаровзрывоопасных веществ.
♦ применение средств индивидуальной защиты (токопроводящей обуви).
К средствам индивидуальной защиты от статического электричества относятся электростатические халаты и специальная (токопроводящая) обувь, часто прошитая медной проволокой, подошва которой выполнена из кожи либо электропроводной резины, хлопчатобумажная одежда, а также антистатические браслеты, перила и поручни.
Добиться снижения количества генерируемых зарядов также можно изменением технологического режима обработки материалов (уменьшение скоростей обработки, скоростей транспортирования и слива диэлектрических жидкостей, уменьшение сил трения).
При заполнении сыпучими веществами или жидкими диэлектриками резервуаров на их входе необходимо применять релаксационные емкости, чаще всего в виде заземленного участка трубопровода увеличенного диаметра, обеспечивающего стекание всего заряда статического электричества на землю.
Образующиеся заряды статического электричества устраняют чаще всего путем заземления электропроводных частей производственного оборудования. Сопротивление такого заземления должно быть не более 100 Ом.
При невозможности устройства заземления практикуется повышение относительной влажности воздуха в помещении.
Можно принять меры к увеличению объемной проводимости диэлектрика, например, в него вносят графит, ацетиленовую сажу, алюминиевую пудру, а в жидкие диэлектрики — специальные добавки.
Для ряда машин и агрегатов нашли применение нейтрализаторы статического электричества (коронного разряда, радиоизотопные, аэродинамические и комбинированные). Во всех типах этих устройств путем ионизации воздуха вблизи элемента конструкции, накапливающего заряд статического электричества, образуются ионы, в том числе со знаком, противоположным знаку заряда, что и вызывает его нейтрализацию.
Воздействие электростатического поля (ЭСП) — статического электричества — на человека связано с протеканием через него слабого тока (несколько микроампер). При этом электротравм никогда не наблюдается. Однако вследствие рефлекторной реакции на ток (резкое отстранение от заряженного тела) возможна механическая травма при ударе о рядом расположенные элементы конструкций, падении с высоты и т. д.
Исследование биологических эффектов показало, что наиболее чувствительны к электростатическому полю ЦНС, сердечно-сосудистая система, анализаторы. Люди, работающие в зоне воздействия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна.
Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП равен 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется.
Молниезащита
Атмосферное статическое электричество (гроза). Земля окружена электрическим полем и заряжена отрицательно.
Молния — это особый вид прохождения электрического тока через огромные воздушные промежутки. Источником этого тока является атмосферный заряд, накопленный грозовым облаком.
Скорость молнии достигает 100000 км/с, а сила тока в ней составляет до 200000 А. Температура молнии очень высокая. Ширина разрядного канала молнии достигает 70 см.
Из-за быстрого расширения воздуха, нагревающегося в канале прохождения молнии, слышны раскаты грома.
Различают три типа воздействия тока молнии:
— прямой удар;
— вторичное воздействие заряда молнии;
— и занос высоких потенциалов (напряжений) в здания.
При прямом разряде молнии в здание может произойти его механическое или термическое разрушение. При термическом воздействии наблюдается плавление или испарение материалов конструкции.
Вторичное воздействие разряда молнии заключается в наведении в замкнутых токопроводящих контурах (трубопроводах, электропроводках и т.п.), расположенных внутри зданий, электрических токов. Эти токи могут вызвать искрение или нагрев металлических конструкций, что может стать причиной возникновения пожара или взрыва в помещениях, где используются горючие или взрывоопасные вещества.
К этим же последствиям может привести и занос в здание высоких потенциалов (напряжений) по любым металлоконструкциям, подведенным к нему извне, под действием молнии.
Наиболее подвержены поражению высокие объекты (трубы, мачты, ЛЭП). Молния обычно бьет в возвышенные места, отдельно стоящие деревья, технику. Опасно при грозе находиться в воде или вблизи ее, нельзя ставить палатки у самой воды.
Важным вопросом обеспечения безопасности является молниезащита.
Молниезащита — это система защитных устройств и мероприятий, применяемых в промышленных и прочих сооружениях для защиты от разрушений, аварий и пожаров при попадании в них молнии.
Физическая сущность молниезащиты заключается в направлении потока электричества по специальному проводнику - молниеотводу от защищаемого объекта в землю для дальнейшего растекания тока.
Нормативным документом в соответствии с которым определяются мероприятия по защите от молний является «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87.
По степени защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества молниезащита подразделяется на три категории.
Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации.
Здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации.
Для защиты от молний применяют молниеотводы. Молниеотводы характеризуются зоной защиты, которая определяется как часть пространства, защищенного от удара молнии с определенной степенью надежности.
Любой молниеотвод состоит из
— молниеприемника;
— токовода;
— заземлителя.
Зона защиты молниеотвода - это часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности (зона защиты А -99,5%; Б - 95% и выше).
Зона защиты одиночного молниеотвода представлена на рис. 8.3.
Кроме одиночного, существуют двойные и многократные стержневые молниеотводы, а также одиночные и двойные тросовые молниеотводы, которые применяются для протяженных защищаемых объектов.