CC BY
14
УДК 331.464
ПРОФИЛАКТИКА ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ ПУТЁМ ИНДИКАЦИИ НАЛИЧИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
€> 2016 г. П.Ф. Маш шее
Целью статьи является анализ существующих средств профилактики электропоражений в электроустановках до 1000 В. обоснование необходимости разработки современных средств профилактики, разработка эффективного и надежного технического средства профилактики элсктротравматизма в растениеводстве. Растениеводство, как и любая другая отрасль агропромышленного комплекса страны, широко оснащено средствами электрификации и автоматизации, которые имеют многочисленные цепи питания и управления. запитанные на низкое напряжение (до 1000 В). При их эксплуатации и ремонте соответствующим персоналом наиболее часто имеют место несчастные случаи, связанные с воздействием электрического тока при контакте с то ко ведущими частями электроустановок, нормально не находящихся под напряжением. Определено, что наиболее действенным путём профилактики электропоражения является недопущение контакта работника с элементами электроустановки, находящимися под напряжением. Предотвращение контакта может быть осуществлено только заблаговременно, путем предупреждения работника о наличии опасного фактора. При этом необходима реализация бесконтактного принципа действия для исключения возможности попадания под напряжение. Из анализа существующих средств дистанционного бесконтактного указания-индикации наличия напряжения на элементах электроустановки установлено отсутствие таких, которые бы полностью удовлетворяли требованиям бесконтактного, дистанционного, надёжного и эффективного (с воздействием на как можно большее число анализаторов работника) информирования о наличии напряжения. Необходимость соблюдения всех названных требований, эргономических показателей, индивидуального применения, определили разработку нового средства - индивидуального бесконтактного сигнализато-ра-указателя напряжения до 1000 В. Подробно описано устройство и принцип действия предложенного средства профилактики электротравматизма, объяснено за счёт каких технических решений достигнуты соответствующие технические результаты. Разработанное средство профилактики электротравматизма защищено на патентном уровне. Таким образом, рассмотренное устройство позволяет о бес летать надёжную индивидуальную индикацию-указание дистанционного бесконтактного обнаружения наличия низкого (до 1000 В) напряжения в электроустановках.
Ключевые слова: элсктротравматизм, профилактика, индикация, бесконтактный, дистанционный, индивидуальный сигнализатор-указатель, напряжение до 1000 В.
The purpose of the article is to analyze the existing means of electrocution prevention in electrical devices up to 1000 V, substantiation of development necessity of modern prevention means, the design of efficient and reliable means of electric injury prevention in crop production. Crop production, as well as any other branch of the agro-industrial complex of the country, is widely equipped with the means of electrification and automation that have multiple power and control circuits, powered at low voltage (up to 1000). During their exploitation and maintenance by relevant staff there most often occur accidents related to the electric current effect through the contact with conducting parts of electrical devices that are not normally under voltage. It was determined that the most effective way of electrocution prevention is to avoid worker contact with the electrical components under voltage. Avoiding contact can only be carried out beforehand by the employee warning about the presence of the hazard. This requires the implementation of non-contact operating principle to exclude the possibility of voltage exposure. From the analysis of the existing remote contactless point- indication means the voltage presence on the electrical elements llicre is revealed the absence of such one. which would fully meet the requirements of non-contact, remote, reliable and efficient (with an effect on the largest possible number of worker analyzers) informing about the voltage presence. The necessity to comply with all these requirements, ergonomics indicators, personal use. determined the design of a new tool - individual non-contact voltage alarm pointer of up to 1000 V. There is described in details the device and operational principle of the proposed electric injury prevention tool, explained due to what technical solutions relevant technical results were achieved. Designed tool of electric injury prevention is legislated in the patent level. Thus, considered device ensures a reliable individual indication - display of remote non-contact detection of the low voltage presence (up to 1000 V) in electrical systems.
Keywords: electrical injury, prevention, indication, non-contact, remote, individual indicator-pointer, voltage up to 1000 V.
Введение. В промышленном производстве вне зависимости от специализации повсеместно распространены средства
электрификации и автоматизации технологических процессов. Не является исключением и агропромышленный комплекс
страны. Технологическое оборудование его подотрасли - растениеводства - в последние годы интенсивно обновляется вслед за внедрением современных отдельных технологических приёмов (часто целых технологий) производства сельскохозяйственной продукции.
Увеличение парка электрифицированного оборудования, наличие широко представленных в хозяйствах страны старых, давно эксплуатируемых электроустановок, требует обращения внимания на вопросы профилактики электропоражений. Ситуация с электротравматизмом в России, несмотря на снижение показателей несчастных случаев с летальным исходом по причинам, связанным с электрическим током, остаётся по-прежнему напряжённой [1]. Не многим лучше обстоят дела и в мировой практике - от 5 до 10% от общего числа тяжело травмированных получают электротравмы [2-5]. При этом доля числа несчастных случаев в электроустановках до 1000 В составляет до 60% от общего числа электропоражений [6].
В настоящее время в практике эксплуатации и ремонта электрооборудования и электроустановок широко используются контактные средства индикации наличия напряжения в токопроводящих элементах электроустановок или на участках электрической сети. Чаще всего такие средства индикации используются в высоковольтных электрохозяйствах, то есть напряжением свыше 1000 В. При их эксплуатации сохраняется риск попадания работника под напряжение, поскольку происходит непосредственное соприкосновение с элементами, которые потенциально могут находиться под напряжением. Для исключения возможности возникновения травмоопасного случая необходимо не допускать контакта с источником опасного фактора (электрического тока) - элементом, находящимся под напряжением.
Для эффективной профилактики электропоражений в электроустановках потребителей отрасли растениеводства напряжением до 1000 В требуется совершенствование средств её осуществления. Наиболее эффективными средствами профилактики будут те, которые позволят обеспечить индивидуальное дистанцион-
ное и бесконтактное обнаружение наличия низкого (до 1000 В) напряжения в электроустановках и наделено индикатировать о таком обнаружении (сообщить оператору с одновременным воздействием на как можно большее число анализаторов - слуховой, зрительный, тактильный). В практике обслуживания высоковольтного оборудования широко используются подобные устройства. Так, известен индивидуальный бесконтактный сигнализатор-указатель напряжения, предназначенный для закрепления на элементе одежды персонала, содержащий антенну и блок индикации, снабжённый микроконтроллером, осуществляющим дискриминацию числа импульсов напряжения и сравнение их амплитуды с заданным значением, при этом вход микроконтроллера соединён с антенной, а его выход - со входом блока индикации, микроконтроллер выполнен с возможностью осуществления дискриминации частоты импульсов напряжения, размещён на пластмассовом основании [7].
Недостатками данного устройства являются:
1) данное устройство применимо для обнаружения наличия высокого напряжения и предназначено для предупреждения работающего персонала о наличии высокого напряжения (порядка 6-10 кВ) в электроустановках, что не позволяет его использовать для обнаружения наличия низкого напряжения (до 1000 В) в электроустановках;
2) устройство обеспечивает информирование рабочего персонала о наличии напряжения в электроустановках только путём воздействия на слуховой анализатор - звуковым сигналом, что при наличии шумов может привести к непринятию во внимание сигнала тревоги персоналом и определяет низкую надёжность индикации наличия напряжения в электроустановке;
3) вследствие особенностей конструкции и основного предназначения устройство не применимо для использования в электроустановках до 1000 В в качестве устройства, обеспечивающего дистанционное обнаружение наличия напряжения и индивидуальное информирование рабочего персонала о наличии напряжения до 1000 В в электроустановках.
Известны также средства индикации наличия напряжения в электроустановках, размещаемые непосредственно в них. Примером такого устройства может служить бесконтактный сигнализатор-указатель напряжения, который содержит антенну и блок индикации, снабжённый микроконтроллером, осуществляющим дискриминацию числа импульсов напряжения и сравнение их амплитуды с заданным значением, при этом вход микроконтроллера соединён с антенной, а его выход - со входом блока индикации; микроконтроллер выполнен с возможностью осуществления дискриминации частоты импульсов напряжения; он снабжён блоком включения напряжения питания при открытии двери электроустановки; он снабжён блоком контроля напряжения питания [8].
Недостатки данного устройства схожи с таковыми рассмотренного ранее:
1) устройство применимо для обнаружения наличия высокого напряжения и предназначено для предупреждения работающего персонала о наличии высокого напряжения (порядка 6-10 кВ) в электроустановках, что не позволяет его использовать для обнаружения наличия низкого напряжения (до 1000 В) в электроустановках;
2) устройство обеспечивает информирование рабочего персонала о наличии напряжения в электроустановках только путём воздействия на слуховой и зрительный анализаторы - звуковым и световым
сигналом, что при наличии шумов и загрязнённости светового индикатора может привести к непринятию во внимание сигнала тревоги персоналом и определяет недостаточную надёжность индикации наличия напряжения в электроустановке;
3) устройство размещается стационарно в электроустановке, что не позволяет использовать его индивидуально;
4) вследствие особенностей конструкции и основного предназначения устройство не применимо для использования в электроустановках до 1000 В в качестве устройства, обеспечивающего дистанционное обнаружение наличия напряжения и индивидуальное информирование рабочего персонала о наличии напряжения до 1000 В в электроустановках.
В результате анализа существующих средств профилактики электропоражений в электроустановках посредством индикации наличия напряжения, их преимуществ и недостатков и исходя из необходимости совершенствования подобного средства в направлении повышения надёжности индикации, улучшения эргономических характеристик, удобства использования, было предложено следующее устройство: индивидуальный бесконтактный сигнализа-тор-указатель напряжения до 1000 В [9], защищённого на патентном уровне.
Общий вид устройства и его расположение на средстве индивидуальной защиты (диэлектрической перчатке) представлен на рисунке 1.
1
1 - антенна; 2 - блок управления и сигнализации; 3 - ремешок; 4 - звуковой сигнализатор; 5 - световой индикатор наличия индикатируемого напряжения; 6 - световой индикатор наличия питания; 7 - диэлектрическая перчатка; 8 - средний палец; 9 - хомуты Рисунок 1 - Общий вид и расположение индивидуального бесконтактного сигнализатора-указателя напряжения до 1000 В
На рисунке 2 изображена блок-схема блока управления и сигнализации. /
13
I - антенна; 4 - звуковой сигнализатор; 5 - световой индикатор наличия индикатируемого напряжения; 6 - световой индикатор наличия питания; 10 - усилитель; 11 - компаратор; 12 - микроконтроллер; 13 - блок индикации; 14 — вибратор; 15 - блок питания Рисунок 2 - Блок-схема блока управления и сигнализации
Индивидуальный бесконтактный сиг-нализатор-указатель напряжения до 1000 В, содержит антенну 1, блок управления и сигнализации 2: микроконтроллер 12, выход которого соединен с входом блока индикации 13, блок питания 15, выход которого соединен со вторыми входами компаратора 11, микроконтроллера 12, и блока индикации 13, за блоком управления и сигнализации 2 гибкая антенна 1 на ]Л её длины выполнена в виде «гармошки», и окончание гибкой антенны 1 жёстко закреплено на среднем пальце 8 диэлектрической перчатки 7 с наружной её стороны и ответно его форме, через усилитель 10 с первым входом компаратора 11, а блок индикации 13 дополнительно снабжён вибратором 14, при этом блок управления и сигнализации 2 крепится на диэлектрической перчатке 7 в районе запястья ремешком 3, охватывающим руку.
В блоке индикации 13 установлен также световой сигнализатор наличия питания 6, световой индикатор наличия индикатируемого напряжения 5, звуковой сигнализатор 4. Гибкая антенна 1 установлена с возможностью свободного переме-
щения внутри двух хомутов 9, жёстко закреплённых на наружной стороне диэлектрической перчатки 7.
Блок управления и сигнализации 2 жёстко крепится на ремешке 3, который жёстко закреплён с тыльной стороны диэлектрической перчатки 7.
Работник, перед началом работ в электроустановке, надевает на руку диэлектрическую перчатку 7 с жёстко закреплённым с наружной тыльной стороны блоком управления и сигнализации 2, затягивает ремешком 3 по своей руке. Включает блок питания 15 и по световому индикатору наличия питания 6 определяет наличие напряжения в блоке управления и сигнализации 2.
При приближении руки работника к токопроводящим элементам электроустановки на расстояние от 2 до 5 см при наличии на этих элементах электроустановки опасного напряжения в гибкой антенне 1 возникает наведённое напряжение, которое в виде электрического сигнала проходит через усилитель 10, при достижении порогового значения напряжения компаратор 11 срабатывает и подаёт соответствующий
электрический сигнал на вход микроконтроллера 12, который при совпадении частоты входных электрических сигналов с компаратора 11с частотой 50 Гц, выдаёт электрический сигнал на вход блока индикации 13, где срабатывают световой индикатор наличия индикатируемого напряжения 5, звуковой сигнализатор 4 и вибратор 14, которые указывают работнику на наличие опасного напряжения.
Отметим кратко отличительные особенности предложенного устройства:
1. Гибкая антенна жёстко крепится на средний палец с наружной стороны диэлектрической перчатки через усилитель с первым входом компаратора.
2. Блок индикации дополнительно снабжён вибратором.
3. Блок управления и сигнализации крепится на диэлектрической перчатке в районе запястья ремешком, охватывающим Руку-
4. Гибкая антенна установлена с возможностью свободного перемещения внутри двух хомутов, жёстко закреплённых на наружной стороне диэлектрической перчатки.
Обеспечение индивидуального дистанционного и бесконтактного обнаружения наличия низкого (до 1000 В) напряжения в электроустановках и повышение надёжности индикации такого обнаружения заключается в дополнительной установке вибратора в блоке индикации на диэлектрической перчатке, что позволяет дополнительно информировать работника о наличии напряжения через тактильный анализатор.
Улучшение эргономических характеристик и удобства эксплуатации устройства достигается за счёт выполнения антенны гибкой с «гармошкой», с возможностью свободного перемещения через два хомута, жёстко закреплённых на наружной стороне диэлектрической перчатки. Такое конструктивное исполнение не влияет на подвижность пальцев руки работника. Установка гибкой антенны на средний палец позволяет увеличить длину гибкой антенны и уменьшить расстояние до источника опасности - токопроводящего элемента электроустановки.
Установка усилителя после антенны позволяет усиливать сигнал с антенны, обеспечивая гарантированное срабатывание компаратора.
Блок управления и сигнализации крепится на диэлектрической перчатке в районе запястья ремешком, охватывающим руку для удобства и индивидуального надёжного закрепления на запястье работника.
Выводы. Рассмотренное устройство позволяет обеспечить надёжную индивидуальную индикацию-указание дистанционного бесконтактного обнаружения наличия низкого (до 1000 В) напряжения в электроустановках.
Предложенный индивидуальный сигнал из атор-указатель напряжения, работающий по бесконтактному принципу обнаружения наличия напряжения на токоведущих частях и элементах электроустановок может быть одним из эффективных средств профилактики электропоражений. Его использование в повседневной практике производств и энергетических хозяйств будет способствовать эффективному и надёжному решению проблемы профилактики электрических травм при обслуживании и ремонте эксплуатируемых электроустановок производств агропромышленного комплекса вообще и отрасли растениеводства в частности. Таким образом, данное устройство является действенным средством профилактики электротравматизма в растениеводстве. Работа по поиску подобных решений в рассмотренном направлении и в целом ряде других направлений профилактики травматизма на производствах агропромышленного комплекса ведётся уже не один десяток лет в трудоохранной научной школе СПбГАУ, где в рамках стратегии и тактики динамичного снижения и ликвидации производственного травматизма и профессионально обусловленных заболеваний, накоплен большой теоретический и практический опыт [10].
Литература
1. Основы электрической безопасности / Е В. Халин, Д.С. Стребков, H.H. Ли-патьева, С И. Коструба; под ред. Е.В. Ха-
лина. - Москва: ГНУ ВИЭСХ, 2010. -584 с.
2. Causes and circumstances of accidents at work in the EU. - Luxemburg: Office for Official Publications of the European Communities, 2009. - 240 p.
3. Официальный сайт Администрации по безопасности и здравоохранению (HSE) Великобритании. URL: http://www.hse. gov.uk/statistics/.
4. Официальный сайт Бюро статистики труда США (U.S. Bureau of Labor Statistics): http://www.bls.gov.
5. Официальный сайт Национального института профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) США. URL: http://www.cdc.gov/niosh.
6. Тимашов, А.В. Электротравматизм и нормативное обеспечение охраны труда при эксплуатации электроустановок / А.В. Тимашов // Охрана и экономика труда /ФГУ «ВНИИ охраны и экономики труда» Минздравсоцразвития РФ. - 2011. -№ 3. - С. 10-16.
7. Патент РФ № 28561. Индивидуальный бесконтактный сигнализатор-указа-тель напряжения / Н.Г. Капля; опубл. 27.03.2003 г. Бюл. №9.
8. Патент РФ № 28560. Бесконтактный сигнализатор-указатель напряжения / Н.Г. Капля; опубл. 27.03.2003 г. Бюл. № 9.
9. Патент РФ № 159946. Индивидуальный бесконтактный сигнализатор-указатель напряжения до 1000 В / Р.В. 111 крабак, В В. Шкрабак, П.Ф. Малышев, B.C. Шкрабак, Р.Х. Давлятшин; опубл. 20.02.2016 г. Бюл. № 5.
10. Шкрабак, В.В. Стратегия и тактика динамичного снижения и ликвидации производственного травматизма в АПК. Теория и практика: монография / В.В. Шкрабак. - Санкт-Петербург-Пушкин: СПбГАУ, 2007. - 580 с.
References
1. Halin E.V., Strebkov D.S., Lipat'eva N.N., Kostruba S.l. Osnovy jelektricheskoj bezopasnosti [Fundamentals of electrical safety], Pod red. E.V. Halina, Moscow, GNU VT-JeSH, 2010, 584 p.
2. Causes and circumstances of accidents at work in the EU, Luxemburg, Office for Official Publications of the European Communities, 2009, 240 p.
3. Oficial'nyj sajt Administracii po bezopasnosti i zdravoohraneniju (HSE) Ve-likobritanii [The official website of the Administration for safety and health (HSE) of Great Britain], available at: http://www. hse.gov.uk/statistics.
4. Oficiarnyj sajt Bjuro statistiki truda SShA [The official website of the U.S. Bureau of Labor Statistics], available at: http://www. bls.gov.
5. Oficial'nyj sajt Nacional'nogo insti-tuta professional'noj bezopasnosti i zdorov'ja (NIOSH) SShA [The official website of the U.S. National Institute for Occupational Safety and Health], available at: http://www.cdc. gov/niosh.
6. Timashov A.V. Jelektrotravmatizm i normativnoe obespechenie ohrany truda pri jekspluatacii jelektroustanovok [Electrical injuries and regulatory support of occupational safety during operation of electrical devices], Ohratia i jekonomika truda, FGU «VNTI ohrany i jekonomiki truda» Minzdrav-socrazvitijaRF, 2011, No. 3, pp. 10-16.
7. Kaplja N.G. Individual'nyj beskon-taktnyj signalizator-ukazatel' naprjazhenija [Individual non-contact voltage indicator pointer], Patent RU No. 28561, Bjul. No.9, opubl. 27.03.2003 g.
8. Kaplja N.G. Beskontaktnyj signalizator-ukazatel' naprjazhenija [Non-contact voltage indicator pointe], Patent RU No.28560, Bjul. No. 9, opubl. 27.03.2003 g.
9. Shkrabak R.V., Shkrabak V.V., Malyshev P.F., Shkrabak V.S., Davljatshin R.H. Individual'nyj beskontaktnyj signalizator-ukazatel' napijazhenija do 1000 V [Individual non-contact voltage indicator - pointer of up to 1000 V], Patent RU, No. 159946, Bjul. No. 5, opubl. 20.02.2016 g.
10. Shkrabak V.V. Strategija i taktika dinamichnogo snizhenija i likvidacii pro-izvodstvennogo travmatizma v APK. Teorija i praktika. Monografija [Strategy and tactics of dynamic reduction and elimination of occupational injuries in the agroindustrial complex. Theory and practice. Monograph], St. Petersburg - Pushkin, SPbGAU, 2007, 580 p.
Сведения об авторах
Малышев Павел Фёдорович - аспирант кафедры «Безопасность технологических процессов и производств», ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет» (Пушкин, Россия). Тел.: 8-93 I-361-64-59. E-m ai 1 : m al у sh е v_pavel_sam @т ai 1 .ru.
Information about author
Malyshev Pavel Fedorovich - postgraduate student of the Safety of technological processes and production department, FSBE1 HE «St. Petersburg State Agrarian University» (Pushkin, Russia). Phone: 8-931-361-64-59. E-mail: malyshev_pavel_sam@mail.ru.
