У розділі проаналізовано можливі причини і джерела появи статичної електрики в лабораторіях, виробничих і науково-дослідних установах. На основі цього аналізу виведено ті джерела, які можуть мати місце в лабораторіях і виробництвах НДЧ БДУІР, а саме:
Наведення статичної електрики на екранах і корпусах відеомоніторів персональних комп'ютерів;
Поява електростатичних зарядів на платах і приладах мікроелектронної техніки в процесі їхнього взаємного переміщення при монтажі схем, ремонті та налаштування апаратури;
Виникнення електричного потенціалу на незаземленим обладнанні за рахунок електричної індукції при сильних грозових розрядах і недостатньою блискавкозахисту;
Електростатичні заряди на виробництві та їх небезпеку.
У деяких галузях промислового виробництва, пов'язаних з обробкою діелектричних матеріалів, нафтопереробної, текстильної, паперової, і т.д. спостерігаються явища електризації тіл - статичну електрику.
За визначенням ГОСТ 17.1.018-79 "Статична електрика. Іскробезопастность. "Термін" статична електрика "означає сукупність явищ, пов'язаних з виникненням, збереженням і релаксацією вільного електричного заряду на поверхні і в об'ємі діелектриків і напівпровідників, виробів на ізольованих (у тому числі диспергованих (лат. dispergo - розсіювати; порошки, емульсії) в діелектричній середовищі) провідниках.
Електризація матеріалів часто перешкоджає нормальному ходу технологічних процесів виробництва, а також створює додаткову пожежну небезпеку внаслідок іскроутворення при розрядах при наявності в приміщеннях, резервуарах і ангарах горючих паро-і газо-повітряних сумішей.
Цей же ГОСТ дає визначення понять електростатичної іскробезопастності (ЕСіБ) як стан об'єкта, при якому виключена можливість вибуху і пожежі від статичної електрики. Електростатична іскробезопастность повинна забезпечуватися шляхом усунення розрядів статичної електрики, здатних стати джерелом запалювання вогненебезпечних речовин (матеріалів, сумішей, виробів, продукції і т.д.)
У ряді випадків статична електризація тіла людини і потім наступний розряд з людини на землю або заземлене виробниче обладнання, а також електричний розряд з незаземленого обладнання через тіло людини можуть викликати больові і нервові відчуття і бути причиною мимовільного різкого руху в результаті якого людина може отримати травму ( падіння, удари і т.д.).
Відповідно до гіпотези про статичної електризації тіл при зіткненні двох разноразрядних речовин через нерівноважності атомних і молекулярних сил на їх поверхні відбувається перерозподіл електронів (у рідинах і газах ще й іонів) з утворенням подвійного електричного шару з протилежними знаками електричних зарядів. Таким чином, між дотичними тілами, особливо при їх терті, виникає контактна різниця потенціалів, значення якої залежить від ряду чинників - діелектричних властивостей матеріалів, значення їх взаємного тиску при зіткненні, вологості і температури поверхонь цих тіл, кліматичних умов.
При подальшому поділі цих тіл кожне з них зберігає свій електричний заряд, а зі збільшенням відстані між ними (при зменшенні електричної ємності системи) за рахунок чиненої роботи з розділення зарядів, різниця потенціалів зростає і може досягти десятків і сотень кіловольт.
При однакових значеннях діелектричної постійної e дотичних матеріалів електростатичні заряди не виникають.
При статичній електризації під час технологічних процесів, що супроводжуються тертям, роздрібненням твердих частинок, пересипанням сипучих матеріалів, переливанням діелектричних рідин (нафтопродуктів тощо) на ізольованих від землі металевих частинах устаткування виникають, щодо землі, напруги порядку десятків кіловольт. Так, наприклад, при русі гумової стрічки транспортера і в пристроях ремінної передачі на стрічці (ремені) і на роликах транспортера (шківах) через деякою пробуксовки виникають заряди протилежних знаків і великого значення, а різниця і потенціалів сягає 45 кВ. Аналогічно відбувається електризація при змотуванні (намотування) тканин, паперу, поліетиленової плівки та ін
При відносній вологості повітря 85% і більше розрядів статичної електрики практично не виникає. В аерозолях електричні заряди виникають від тертя частинок речовини один про дуга і про повітря під час руху.
Застосовується в електроустановках мінеральне масло, в процесі його переливання, наприклад, слив трансформаторного масла в бак, також піддається електризації.
Електричні заряди, які утворюються на частинах виробничого обладнання та виробах, можуть взаємно нейтралізовуватися внаслідок деякої електропровідності вологого повітря, а також стікати в землю по поверхні устаткування, але в деяких випадках, коли заряди великі і різниця потенціалів також велика, то (при малій вологості повітря) може статися швидкий іскровий розряд між наелектризованими частинами обладнання або на землю. Енергія такої іскри може виявитися достатньої для запалення горючої мул вибухонебезпечної суміші. Наприклад для багатьох паро-і газо-повітряних вибухонебезпечних сумішей потрібна невелика енергія (0.1 * 10-3Втс). Практично при напрузі 3 кВ іскровий розряд викликає запалення паро-і газо-повітряних вибухонебезпечних сумішей, а при 5 кВ - більшої частини горючого пилу та волокон.
Заходи придушення статичної електризації.
Усунення утворення значних статичної електрики досягається за допомогою таких заходів:
Заземлення металевих частин виробничого обладнання;
Збільшення поверхневої і об'ємної провідності діелектриків;
Запобігання накопичення значних статичних зарядів шляхом установки в зоні електрозахисту спеціальних неітралізаторов.
Всі проводить обладнання та електропровідні неметалеві предмети повинні бути заземлені незалежно від застосування інших заходів захисту від статичної електрики.
Неметалічне обладнання вважається заземленим, якщо опір стікання струму на землю з будь-яких точок його зовнішньої і внутрішньої поверхонь не перевищує 107 Ом при відносній вологості повітря 60%. Такий спротив забезпечує досить мале значення сталої часу релаксації зарядів.
Заземлення пристрої для захисту від статичної електрики, як правило, з'єднується із захисними заземлювальними пристроями електроустановок. Практично, вважають достатнім опір заземлювального пристрою для захисту від статичної електрики близько 100 Ом. До заземлювального пристрою приєднують окремими відгалуженнями від магістралі апарати і машини, які є джерелами статичної електризації (змішувачі, вальці, каландри, дробарки, зливно-наливні пристрої нафтопродуктів та ін.) Автоцистерни під час зливання або наливання горючих рідин заземлюють переносним заземленням у вигляді гнучкого багатопроволкової дроти.
Ефективним засобом пригнічення електризації нафтопродуктів є введення в основний продукт спеціальних присадок, наприклад, еліатів хрому, еліатів кобальту та ін Крім того з метою зменшення статичної електризації при зливі нафтопродуктів і інших горючих рідин необхідно уникати падіння та розбризкування струменя з висоти; зливний шланг (рукав ) слід опускати до самого дна цистерни або іншої ємності. Неметалічні наконечники цих зливних шлангів щоб уникнути протікання на землю або незаземлені частини обладнання необхідно заземлювати гнучким мідним провідником.
Для підвищення електропровідності гумотехнічних виробів до їх складу вводять такі антистатичні речовини, як графіт і сажа. Такі присадки вводять у гумові шланги для наливу і перекачування ЛЗР, що значною мірою знижує небезпеку займання цих рідин при переливанні їх в пересувні ємності (автоцистерни, залізничні цистерни).
Нейтралізація електричних зарядів може здійснюватися шляхом іонізації повітря, що розділяє заряджені тіла. На практиці застосовуються іонізатори індукційні, високовольтні або радіаційні.
Індукційні нейтралізатори статичної електрики складаються з несучих металевих або непровідних стрижнів, на яких укріплені заземлені вістря або тонкі дроту і розташовуються поблизу наелектризованого тіла (наприклад, рухомі стрічки) на відстані 5 - 10 мм. Електричне поле створюється у електродів-стрижнів з набоями наелектризованого матеріалу.
Поблизу вістря утворюється електричне поле високої напруженості, під дією якого відбувається ударна іонізація з утворенням позитивних і негативних іонів. При цьому іони протилежні заряду наелектризованого тіла знака спрямовуються до його поверхні і нейтралізують в значній мірі його електричний заряд.
Для захисту обслуговуючого персоналу від випадкового дотику до електродів їх забезпечують кожухами.
Контроль за якістю роботи нейтралізаторів ведеться за показаннями мікроамперметра або за світінням неонової лампочки, включеної між електродами і заземлюючим пристроєм.
Високовольтні нейтралізатори статичної електрики працюють на принципі коронного розряду, створюваного електродами, що знаходяться під високою напругою підвищувального трансформатора. Позитивні іони, утворені поблизу електродів, направляються на негативно заряджений матеріал-діелектрик, нейтралізуючи його електростатичний заряд.
Радіоізотопні нейтралізатори застосовуються у вибухонебезпечних виробництвах хімічної промисловості - в установках виробництва поліетиленової плівки, паперу, тканин і т.д. Вони прості в конструктивному виконанні і не вимагають джерел електроживлення. Найбільшою іонізуючої здатністю володіють іонізатори з a-випромінюванням. Глибина проникнення a-випромінювання в повітрі близько 30 мм, що робить безпечним застосування цього виду випромінювання для обслуговуючого персоналу.
На рис.3 схематично зображено радіоізотопний нейтралізатор з використанням 239Pu. Нейтралізатор складається з металевого контейнера, в якому укріплені тримачі активного матеріалу - джерела випромінювання. Тримачі вручну можна повертати на 1800 з тим, що б при необхідності направляти випромінювання усередину. У робочому приміщенні активна поверхня звернена до наелектризованої об'єкту через отвір в контейнері.
Відведення статичної електрики з тіла людини здійснюється шляхом влаштування електропровідних підлог у виробничих приміщеннях, робочих майданчиків та інших пристосувань, а також забезпечення струмопровідної взуттям та антистатичними халатами.
Блискавкозахист будівель і споруд.
У результаті руху повітряних потоків, насичених водяними парами, утворюється грозові хмари, які є носіями статичної електрики. Електричні розряди утворюються між різнойменними зарядженими хмарами або, частіше, між зарядженим хмарою і землею.
Так блискавки виробляють теплові, електричні, а також механічні дії на ті об'єкти, на які він проходить. Крім прямого удару, блискавки в будівлю, споруду, дерево прояв блискавки можуть бути у вигляді електростатичної і електромагнітної індукції.
Електростатична індукція проявляється тим, що на ізольованих металевих предметах наводяться небезпечні електричні потенціали, внаслідок чого можливе іскріння між окремими металевими елементами конструкцій та обладнання.
При грозі, під час ударів блискавки в різні промислові, транспортні та інші об'єкти, що знаходяться далеко від виробничих будівель та споруд, можливе проникнення (занесення) електростатичних потенціалів у будівлю по зовнішнім металевим спорудам та комунікаціям - естакадах, монорейки і канатів підвісних доріг, по трубопроводах , оболонок кабелів і т.д.
Для прийому електричного розряду блискавки та відведення її в землю застосовують пристрої звані громовідводи. Блискавковідвід складається з несучої частини - опори (якої може служити сама будівля або споруда), блискавкоприймача, струмовідводу та заземлення. Найбільш поширені стрижневі й Тросові громовідводи.
При виконанні блискавкозахисту будівель і споруд для підвищення безпеки людей і тварин необхідно заземлювачі блискавковідводів (крім поглиблених) розміщувати в рідко відвідуваних місцях, у видаленні на 5 метрів і більше від грунтових, проїжджих і пішохідних доріг.
Для захисту від прояву електростатичної індукції в будівлях і спорудах, приєднують металеві корпуси всього устаткування, встановленого в захищуваному приміщенні, до спеціальному заземлювача або до захисного заземлення місцевої електромережі; окремо стоять неізольовані тросові і стрижневі громовідводи, накладенням блискавкозахисний мережі на плоску неметалічну покрівлю.