Статистическое электричество

Литература
Основная:
Агунов М.В., Маслаков М.Д., Пелех М.Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебник. ⎯ СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2012. – 292 с.
Дополнительная:
1. Агунов М.В., Маслаков М.Д., Пелех М.Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебное пособие. - СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 106 с.
2. Маслаков М.Д., Пелех М.Т., Родионов В.А., Хорошилов О.А. Пожарная безопасность электроустановок. Молниезащита и защита от статического электричества: Учебное пособие. – СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 234 с.
НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ АКТЫ
1. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г № 123 – Ф3 “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”.
2. ГОСТ 12.1.018 – 93 ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования.
3. Правила устройства электроустановок. - 7‑е изд., перераб. и доп. – 2009.
2

СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.
(ГОСТ 12.1.018-93 "Пожаровзрывобезопасность статического электричества".)
Релаксация - (физика) (от лат. relaxatio — ослабление, уменьшение) — процесс установления термодинамического, а следовательно, и статистического равновесия в физической системе, состоящей из большого числа частиц.
3
ВОПРОС № 1. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

ГОСТ 12.1.045 – 84 устанавливает допустимые уровни напряженности электростатических полей в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Епред) устанавливается равным 60 кВ/м в течение одного часа. При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется. В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электростатическом поле без средств защиты tдоп определяется по формуле
где Ефакт – фактическое значение напряженности
электростатического поля, кВ
брак продукции
препятствуют
РАЗРЯДЫ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
причиняют
вызывают
увеличению скорости технологических процессов
травмы обслуживающему персоналу
взрыв, пожар
4

При разделении поверхностей, между которыми возникла контактная электризация, каждая из них сохраняет свой заряд. Когда на разделенных поверхностях остаются электрические заряды Q, то эти поверхности становятся как бы пластинами конденсатора с емкостью С и между ними возникает напряжение:
Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок, абсолютной диэлектрической постоянной диэлектрика, находящегося между пластинами, и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками, т.е.
где:
– емкость, Ф;
– абсолютная диэлектрическая проницаемость, Ф/м;
– относительная диэлектрическая проницаемость;
– диэлектрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м );
d – расстояние между обкладками, м.
5

ЗНАЧЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ.
6

7
при производстве резинового клея
в пневмотранспорте при движении газов со взвешенными частицами по воздуховодам
при производстве пластмасс
при ношении синтетической одежды.
при эксплуатации ременных передач
в больничных установках для наркоза;
при работе с промывочными жидкостями
при транспортировке, переливании, заполнении или опорожнении резервуаров с (ЛВЖ) и горючими жидкостям
при производстве и обращении с кинофотопленками
при работе ткацких и прядильных станков, особенно на синтетических материалах
в производствах, связанных с перелистыванием бумаги
заряды статического электричества образуются

Вопрос№ 2. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА.
ВОЗМОЖНОСТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ, ПРИЧИНОЙ КОТОРЫХ ЯВЛЯЕТСЯ СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
заряды статического электричества создают напряженность электрического поля, при которой возможно искрообразование
среда, в которой возможно искрообразование, является легковоспламеняющейся, а энергия разрядов статического электричества соизмерима с минимальной энергией воспламенения данной среды
среда, представляющая собой паро-, газо- или пылевоздушную смесь, имеет концентрацию, при которой возможно ее воспламенение искровыми разрядами
УСЛОВИЯ
8

Реальная воспламеняющая способность электрической искры зависит от концентрации, температуры и давления взрывоопасной смеси. Условием воспламенения (взрыва) смеси от искры статического электричества является неравенство
WИ ≥ Wmin где WИ – энергия разряда статического электричества с заряженного материала (зависит от свойств материала, конструкции аппарата, технологического процесса и др.);
Wmin – минимальная энергия зажигания горючей смеси, образование которой возможно в данном технологическом процессе (зависит только от свойств горючей смеси и является характеристикой ее чувствительности к воспламенению, определяется экспериментально).
Wmin взрывоопасных пылевоздушных смесей выше Wmin паровоздушных смесей.
Для многих паро- и газовоздушных взрывоопасных смесей
Wmin - 0,009 ÷ 2,0 мДж, а для пылевоздушных 2 ÷ 250 мДж.
Разряды статического электричества не в состоянии воспламенить смеси с Wmin ≥ 100 мДж.
Средняя напряженность электрического поля, при котором возможен разряд, 4∙102 ÷ 5∙102 кВ/м для резко неоднородного,
15∙102 ÷ 20∙102 кВ/м для слабо неоднородного
до 30∙102 кВ/м для однородного электрического поля.
ВОСПЛАМЕНЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ
9

10
Вопрос № 3. ЗАЩИТА ОТ
СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА.
способы устранения опасности от статического электричества
Заземление оборудования, коммуникаций, аппаратов
Обеспечение постоянного электрического контакта с заземлением тела человека
Уменьшение объемного и поверхностного удельного электрического сопротивления
Снижение скорости транспортировки жидкостей
Соблюдение режимов заполнения емкостей
Ионизация воздуха
Устранение взрывоопасных смесей в местах возможных разрядов статического электричества

11
повышения относительной влажности воздуха распылением водяного
пара или воды, циркуляцией влажного воздуха, свободным испарением с
большой поверхности воды
местного увлажнения струей пара или охлаждения электризующейся поверхности на 100 С ниже температуры окружающей среды
химической обработки поверхности кислотами, применения электропроводных покрытий (металлизация поверхностей)
Уменьшение объемного и поверхностного удельного электрического сопротивления
применения антистатических веществ ( для нефтепродуктов – нафтенаты хрома и кобальта, для промывочных жидкостей – присадки “Аккор-1” и
АСП-1, для синтетических волокон – углеводороды парафинового ряда, для полиэтилена и полихлорвинила – введение в их состав ацетиленовой сажи,
для резины – графит, смесь сажи с глицерином).

12
ИНДУКЦИОННЫМИ НЕЙТРАЛИЗАТОРАМИ, при использовании которых под действием электрического поля наэлектризованного тела вблизи проволочного электрода или остриев происходит ударная ионизация молекул воздуха, в результате которой образуются ионы обоих знаков. Заряды ионов одинакового знака с заряженным телом отводятся в землю,
а противоположного знака нейтрализуют заряд тела.
ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ НЕЙТРАЛИЗАТОРАМИ, которые состоят из источника высокого напряжения и игольчатого разрядника; последний и обеспечивает ионизацию за счет высокого напряжения, подводимого к нему
РАДИОАКТИВНЫМИ НЕЙТРАЛИЗАТОРАМИ на основе плутония 239 с α – излучением и трития с β – излучением (γ – излучение из-за высокой проникающей способности и опасности для людей не применяется); β – излучение применяется для нейтрализации зарядов в аппаратах с большим объемом, а для локальной ионизации воздуха и нейтрализации зарядов в месте их образования применяется α – излучение.
ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА

Ионизация воздуха:
А. Индукционными нейтрализаторами, при использовании которых под действием электрического поля наэлектризованного тела вблизи проволочного электрода или остриев происходит ударная ионизация молекул воздуха, в результате которой образуются ионы обоих знаков. Заряды ионов одинакового знака с заряженным телом отводятся в землю, а противоположного знака нейтрализуют заряд тела.
Схема индукционного нейтрализатора
13

Б. Высоковольтными нейтрализаторами, которые состоят из источника высокого напряжения и игольчатого разрядника; последний и обеспечивает ионизацию за счет высокого напряжения, подводимого к нему.
Схема высоковольтного нейтрализатора
1 – трансформатор; 2 – защитное сопротивление;
3 – проходной изолятор; 4 – игольчатый разрядник.
14

15
Максимальная скорость потока нефтепродуктов при транспортировке по длинным трубам диаметром 100 – 250 мм может быть определена по эмпирической формуле
где ДТ – диаметр трубопровода в метрах,
vТ – скорость жидкости в трубе, м/c.
наливная труба доводится до дна и струя направляется вдоль стенки
при заполнении резервуара жидкостью с ρ ≥ 105 Ом∙м до момента затопления загрузочной трубы рекомендуется подавать жидкость с vТ не более 1 м/c, а затем с vТ ≤ 5 м/c
Снижение скорости транспортировки жидкостей
Соблюдение режимов заполнения емкостей
жидкость должна поступать в резервуар ниже уровня имеющегося в нем остатка жидкости