Поражение человека электрическим током опасно для здоровья и жизни любого живого существа. Для защиты от поражений электрическим током в схемы электропроводки включают специальные устройства защиты. Это дифференциальные автоматы защиты, устройства защитного отключения, электрические расцепители и т.п. Каждый из них разработан для защиты человека от определенных прикосновений к токоведущим частям электропроводки.
В электротехнике касание человеком проводов и конструкций, находящихся под напряжением разделяют на прямое и косвенное прикосновение.
Под прямым прикосновением принимается контакт человеком с частью электропроводки, которая в рабочем режиме находится под напряжением. Иначе говоря, качание человека открытых проводов, контактов, клем по которым в нормальном (не аварийном) режимах протекает электрический ток это и есть прямое прикосновение.
Различаются несколько видов прямого прикосновения
- Касание двумя руками двух различных фаз;
- Одновременное касание фазы и нуля;
- Касание только одного провода в 2-х проводной сети.
При касании двух фаз тело человека оказывается включенным в полное линейное напряжение сети. Это самое опасное из всех прикосновений. При нем ток протекает по жизненно важным органам. Например, при касании двумя руками, то ток протекает через сердце и легкие.
Ток через тело человека при двойном прикосновении к фазным проводникам практически не зависит от режима нейтрали сети. При любой нейтрали ток через тело человека определяется по простому закону Ома. Ток через тело прямо пропорционален линейному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению человека.
Если принять во внимание сопротивление человека 1000 Ом, а напряжение сети 380 Вольт, то ток через тело человека равен 380 mA(миллиампер), что является смертельным порогом тока поражения.
Примечание: Допустимый интервал времени прохождения тока через тело человека равен 0,01 – 2сек. При этом величины токов, проходящие через тело человека, подразделяются на пять пунктов по типу последствий воздействия.
Таблица значений тока поражения и его последствий по воздействию на человека.
При прямом прикосновении к фазному и нулевому проводу и касании одного провода значение тока через тело человека снижаются, за счет увеличения сопротивления, но все равно остаются смертельно опасными для человека.
Для защиты человека от прямого прикосновения нормативными документами определены меры защиты от прямого прикосновения.
Примечание: По международному электрическому кодексу (МЭК) защита от прямого прикосновения называется базовой защитой.
class="eliadunit">
Базовую защиту от прямого соприкосновения разделяют на физическую защиту от прикосновения (изоляция проводов, огорождения, выделение отдельных помещений для электроустановок) и дополнительную защиту.
Физическая защита это предупредительные меры защиты человека от поражения электрическим током. В большинстве случаях, отдельно без дополнительной защиты, ее нельзя рассматривать как надежную.
Дополнительная защита от прямого прикосновения служит для защиты человека при отсутствии или повреждении первой защиты. Для дополнительной защиты от прямого соприкосновения используется устройство защитного отключения (УЗО) с высокой чувствительностью (I≤30 mA) и минимальным временем срабатывания.
Повторюсь. Прямое прикосновение это непосредственный контакт с частями проводки, по которому протекает ток в нормальном, рабочем режиме. Прямое прикосновение это, скорее всего случайность, вызванная с невнимательностью, оплошностью. Вряд ли кто либо самостоятельно схватится за провод находящейся под напряжением.
Другое дело если прикосновение к токоведущим частям происходит не преднамеренно, а при аварийных режимах. При аварийном режиме человек не предполагает, что токопроводная конструкция оказалась под напряжением. Такое прикосновение называется косвенным, а защита от косвенного прикосновение называется защита от короткого замыкания.
Косвенное прикосновение по своей сути более опасно, по сравнению с прямым прикосновением. Если прямое прикосновение это скорее случайность вызванная оплошностью, то косвенное прикосновение происходит при аварийной ситуации и человек заранее не знает, что та или иная конструкция находится под напряжением.
Для защиты от косвенного прикосновения, она же защита от короткого замыкания, применяются более разнообразные способы. Можно выделить несколько основных из них.
Основная защита:
- Автоматическое отключение подачи электропитания;
Специальная защита:
- Применение схем уравнивания потенциалов;
- Разделение электрических цепей помещения с помощью разделительных трансформаторов;
- Применение системы безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН);
- Использование заземленной системы безопасного сверхнизкого напряжения (ЗСНН).
Нужно помнить: Максимальное значение напряжения прикосновения Uc, которое человек может выдержать бесконечно долго составляет 50 Вольт переменного тока.
Каждый способ защиты от короткого замыкания различается по своей организации для различных электросетей. Для систем электропитания с глухозаземленной нейтралью (системаTN), с изолированной нейтралью (система IT),с независимым от нейтрали заземлением корпусов электроустановок (система TT) защита от короткого замыкания делается по своим схемам и принципам.
В конце статьи хочу отметить. Нужно помнить что, несмотря на отсутствие запаха, и внешних проявлений электрический ток это жизненно опасен для человека при любом взаимодействии. Только комплексная защита электросети может служить гарантом от любого прикосновения человека к токоведущим частям и поражения человека электрическим током. На этом все!
7.Защита от воздействия электрического тока.
7.1. Действие электрического тока на организм человека.
При эксплуатации и ремонте электрических сетей и электрооборудования человек может оказаться в непосредственном соприкосновений с находящимися под напряжением частями электропроводок. В результате прохождения тока через организм человека может произойти нарушение его жизнедеятельности функции. Общие нарушения вызывают сбои функции центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.
Электрический ток проходя через тело человека может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действие.
Биологическое действие проявляется в возбуждении и раздражении живых тканей организма;
Тепловое – в способности вызывать ожоги отдельных участков тела;
Механическое – приводит к разрыву тканей, вывиху суставов, и повреждению костей;
Химическое – к электролизу крови (разложению).
Опасность электрического тока состоит в том, что он не имеет внешних признаков и не ощущается органами чувств человека. Только в момент прикосновения к токоведущим частям и возникновения поражающего действия организм начинает ощущать болевые проявления от протекания тока.
Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов, в том числе силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания тока через него, рода и частоты тока, пути его прохождения, индивидуальных свойств организма и условий окружающей среды.
По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный .
Ощутимый – это электрический ток, который при прохождений через организм вызывает ощутимое раздражение. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I =0,6 мА, который не вызывает нарушений деятельности организма. Допустимая длительность протекания такого тока через тело человека не более 10 минут.
Неотпускающий – ток, который при прохождении через тело человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I =6 мА . Длительность воздействия такого тока ограничивается защитной реакцией самого человека.
Фибрилляционный – ток, вызывающий при прохождений через организм фибрилляцию сердца – хаотические, разновременные и разрозненные сокращения мышечных волокон сердца и паралич дыхания.
При частоте тока 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока – примерно 100 мА. При постоянном токе средним значением порогового фибрилляционного тока можно считать 300 мА, а верхним пределом 5 А.
На степень поражения сильно влияет электрическое сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах.
Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из ороговевших клеток. Удельное электрическое сопротивление сухой кожи равно 3∙10 3 -2∙10 4 Ом∙м, а внутренних мышечных тканей – 200-300 Ом∙м. Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы) может снизить сопротивление до значений, близких к значению внутреннего сопротивления, что увеличивает опасность поражения человека током.
Такое же влияние оказывает увлажнение кожи, а также загрязнение проводящей пылью или грязью.
Повышение напряжения приложенного к телу человека, в десятки раз уменьшает сопротивление кожи, а следовательно и полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению 300-500 Ом.
В качестве расчётных значений электрическое сопротивление тела человека принимают 1000 Ом при напряжении U = 50В и 6000 Ом при U = 36В.
В связи с большими различиями значений сопротивлений тканей человека и невозможностью заранее предвидеть место контакта тела человека с токоведущими частями оборудования, определить поражающую силу тока невозможно. Для оценки безопасных условий исходят из допустимых напряжений.
Безопасным напряжением считают напряжение 36 В(для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В в особо опасных помещениях (при работах внутри котлов, металлических резервуарах и др.).
В производственных процессах используют два рода тока: постоянный и переменный. При напряжениях до 500 В опасность поражения переменным током выше чем постоянным. Переменный ток частотой 50 Гц представляет наибольшую опасность, а с повышением частоты эта опасность уменьшается.
Опасность поражения электрическим током зависит от условий выполнения работ в производственных помещениях. По степени опасности поражения людей электрическим током производственные помещения, согласно ПУЭ, подразделяют на помещения особо опасные, с повышенной опасностью и без повышенной опасности.
Особо опасные помещения имеют повышенную влажность (по производственным условиям относительная влажность в них приближается к 100%) или химически активную среду, которая постоянно или длительно разрушающе действует на изоляцию и токоведущие части. Возможно и одновременное Действие этих двух факторов, определяющих признаки повышенной опасности производственных помещений. Особо опасными помещениями являются пропиточные, гальванические, газогенераторные участки и отделения, душевые, прачечные, помещения для зарядки аккумуляторов и др. В них разрешается работать электроинструментом напряжением не выше 42В при обязательном применении средств индивидуальной защиты (диэлектрических перчаток, ковриков и др.). Переносные электрические светильники должны иметь напряжение не более 12В.
Помещения с повышенной опасностью – это такие помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75%; имеются токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные и др.) или токопроводящая пыль; температура воздуха длительно превышает +35°С; установлены большие заземлённые металлические конструкции и возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкций зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой. К таким помещениям относят кузнечные, механические, столярные производственные участки и отделения, неотапливаемые складские помещения и др. Напряжение электроинструмента и переносных электрических светильников, применяемых в помещениях с повышенной опасностью, не должно превышать 42В.
Помещениями без повышенной опасности являются все помещения, в которых отсутствуют факторы, определяющие особую и повышенную опасность помещений. Это служебные и бытовые помещения, отапливаемые склады и др.
Электроустановки вне помещений по степени опасности приравнивают к электроустановкам, эксплуатируемых в особо опасных помещениях.
Все электроустановки (трансформаторы, электрооборудование, электроприборы и т.п.) согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по условиям электробезопасности разделяют на:
· электроустановки напряжением выше 1000В.
· электроустановки напряжением до 1000В.
· электроустановки с малым напряжением, не превышающим 42В.
7.2.Опасность прикосновения к токоведущим частям в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью.
Степень поражения при прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, режима нейтрали сети, качества изоляции токоведущих частей от земли и других факторов.
Наибольшую опасность представляет двухфазное (двухполюсное) прикосновение, при котором человек одновременно присоединяется к двум фазам электроустановки и оказывается под действием рабочего напряжения. Ток I ч, проходящий через тело человека, будет зависеть в этом случае только от напряжения сети и электрического сопротивления тела человека (рис. 7.1).
В сети постоянного тока или однофазной сети ток через тело человека, А:
I = U раб / R ч
где U раб – рабочее напряжение сети, В,
R ч – сопротивление тела человека, Ом.
В трёхфазной сети при касании двух линейных проводов:
I ч = U л / R ч = √3U ф / R ч
где U Л – линейное напряжение сети, В,
U Ф – фазное напряжение сети, В.
Такое включение человека встречается достаточно редко, чаще имеет место однофазное прикосновение. В этом случае на протекающий через человека ток оказывает влияние режим нейтрали источника тока (изолированная или глухозаземлённая), сопротивление изоляции и ёмкость фаз относительно земли.
В трёхфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000В (рис. 7.2а) при условии её малой протяжённости емкостным сопротивлением можно пренебречь, и тогда ток проходящий через человека:
I ч = 3U ф /(3R ч + r и)
Из приведённой формулы следует, что в неразветвлённых сетях небольшой протяжённости опасность поражения человека тем больше, чем ниже уровень изоляции (сопротивление изоляции проводов – r и). относительно земли.
В сетях с глухозаземлённой нейтралью (рис. 7.2б) ток, который пройдёт через человека при его прикосновении к фазе, будет:
I ч = U Ф / (R ч + R о)
В этом случае при прикосновении к одной из фаз трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением.
7.3.Опаснсть напряжения прикосновения и шага.
При пробое или нарушении изоляции электроустановок (рис.7.3) их корпуса и соединённые с ними заземлители оказываются под напряжением. При прикосновении к любому корпусу электроустановки 1, 2, 3 возникает опасность поражения человека электрическим током. Ток, протекающий через корпус электроустановки и заземлитель, растекается по значительному объёму земли. В этом случае земля становится участком электрической цепи. Пространство вокруг заземлителя, где проходит растекание тока на землю, называют полем растекания.
Для выявления закономерности распределения потенциалов на поверхности земли в зоне растекания тока примем допущение что ток замыкания I з стекает в землю через полусферический заземлитель радиусом r , находящийся в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ , Ом∙м. (Распределение потенциала на поверхности земли при растекании тока в грунте показан на рис. 7.4.).
Потенциал т.А, находящийся на расстоянии х А от заземлителя можно определить из выражения:
(7.1)
Из выражения (7.1) видно, что потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения до нуля по мере удаления от заземлителя.
При попадании человека в зону растекания тока, он может оказаться под разностью потенциалов, которая существует между двумя точками земли, на которых стоит человек. Эту разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называют напряжением шага .
Напряжение шага U ш можно определить как разность потенциалов между точками А и В на поверхности земли (рис.7.3).
Напряжение шага зависит от ширины шага α, и расстояния х А от места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания опасность шаговых напряжений уменьшается: U ш1 › U ш2 (рис. 7.3). На расстоянии около 20м от места замыкания шаговое напряжение практически не представляет опасности. При шаге равном 0,8м вблизи места растекания тока шаговое напряжение может достигать 100 – 150В. Такое напряжение при протекании тока по пути «нога – нога» может вызвать судороги мышц ног, и человек может упасть на землю.
Для уменьшения шагового напряжения в зоне растекания тока человек должен соединить ноги вместе, и не спеша выходить из опасной зоны так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за пределы другой.
Напряжением прикосновения называют напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или напряжение, приложенное к телу человека.
Корпуса электроустановок 1, 2, 3, которых может коснуться человек (рис.7.3), соединённых заземляющей шиной с заземлителем, при пробое изоляции окажутся под тем же потенциалом, что и сам заземлитель- j з
Потенциал другой точки – это потенциал основания (земли) в том месте где стоит человек – j осн
В этом случае напряжение прикосновения будет:
Где 
– коэффициент напряжения прикосновения, учитывающей форму потенциальной кривой при полусферическом заземлителе. При заземлителях другой формы коэффициент α 1 определяют из других выражений.
Таким образом, напряжение прикосновения для человека (рис.7.3.), касающегося заземлённого корпуса электроустановки и стоящего на земле, определяется отрезком ОС и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U пр и наоборот.
При наибольшем расстоянии х = ∞, а практически при х ≥ 20м напряжение прикосновения имеет наибольшее значение:
U ПР =U З ;
Это наиболее опасный случай прикосновения.
При наименьшем значении х , т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе U ПР =0 , и .
Это безопасный случай, при котором человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя.
При других значениях х в пределах 0…20м U пр плавно возрастает от 0 до з, а от 0 до 1 (пунктирная кривая на рис. 7.3.).
7.4. Организационные мероприятия и технические средства,
обеспечивающие безопасность работ в электроустановках.
Обслуживание электроустановок, производство монтажных, ремонтных и наладочных работ требуют выполнения организационных и технических мероприятий, применения технических средств по предупреждению поражения человека электрическим током.
Работы в действующих установках по мерам безопасности разбивают на 4 категории:
При полном снятии напряжения;
При частичном снятии напряжения;
Без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением;
Без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением
Правилами техники безопасности определены требования к персоналу, обслуживающему электроустановки.
7.5.Защита от поражения электрическим током при прикосновении к
нетоковедущим частям электроустановок.
Для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением в результате нарушения изоляции, применяют защитное заземление, зануление и защитное отключение .
Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем является металлический проводник (электрод) или группа соединённых между собой проводников (электродов), находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй. Заземляющим проводником называют металлический проводник, который соединяет заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения . Это достигается путём уменьшения потенциала заземлённого оборудования, за счёт уменьшения сопротивления заземлителя.
При замыкании токоведущих частей на заземлённый корпус электроустановки он окажется под напряжением U З =I З R З
Человек при прикосновении к корпусу попадает под напряжение
. Ток протекающий через тело человека будет
Из этого выражения видно, что ток через человека можно уменьшить путём уменьшения сопротивления заземления R з и коэффициента прикосновения или увеличения общего сопротивления человека R оч .
Защитное заземление применяют в трёхфазных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. (рис. 7.5-а) и сетях напряжением выше 1000 В с заземлённой нейтралью. (рис. 7.5-б).
Сопротивление заземляющего устройства Rз в таких случаях не должно быть больше нормированной величины. Эта величина зависит от напряжения электроустановки, мощности источника питания и является основным показателем, характеризующим пригодность защитного заземления для данных условий.
Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 « ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление » в электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. Если мощность источника питания (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВ ·А, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом, но не более.
В электроустановках с напряжением выше 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 250/I з (где I з – ток замыкания на землю). При использовании заземляющего устройства одновременно и для электроустановок напряжением до 1000 В его сопротивление R з = 125/I з . Во всех случаях сопротивление R з не должно превышать 10 Ом.
Сопротивление заземления измеряют не реже одного раза в год в периоды наименьшей проводимости:один раз летом при наибольшем просыхании почвы, один раз зимой при наибольшем промерзании почвы. Контроль сопротивления заземления проводят при помощи измерителей защитного заземления типов МС-08, М-416 и др.
7.6 Расчёт защитного заземления .
Расчёт заключается в определении числа заземляющих проводников (труб, стержней), и длины соединяющей полосы, способа размещения в грунте.
Порядок расчёта заземлителей.
1. Зная напряжение, мощность и режим нейтрали электроустановки, определяют нормируемую величину сопротивления –R з.
2. Определяют расчётное удельное сопротивление грунта .
За расчётное удельное сопротивление грунта принимают наибольшее его значение в течении года
где – удельное сопротивление грунта, полученное при измерении, Ом*м
Ψ – коэффициент, учитывающий увеличение удельного сопротивления земли в течении года для разных климатических зон. По таблице 3.11 и 3.12 [ 7 ].
3.Рассчитывают сопротивление R В вертикальных одиночных заземлителей по эмпирическим формулам табл. 3.1 , табл. 11.4.[ 4 ].
4. Определяют число вертикальных заземлителей n с учетом коэффициента использования вертикальных электродов.
Сначала принимают =1. Затем уточняют количество электродов с учетом выбранного по табл. 3.2. значения , который зависит от числа заземлителей, способа их размещения и от отношения расстояния а между заземлителями к их длине l.
5. Находят длину соединяющей вертикальные электроды полосы. При размещении электродов в ряд длина полосы l n =1.05*a(n-1)
При размещении по контуру l n =1.05*a*n
6. По расчетным и выбранным параметрам полосы определяют ее сопротивление R г по эмпирическим формулам табл. 3.1[ 7 ] , табл. 11.4.[ 4 ].
7. Определяют результирующее сопротивление R общ растеканию тока сложного заземлителя с учетом экранирования между полосами и вертикальными электродами, учитываемого коэффициентом использования горизонтального полосового электрода.
Результирующее сопротивление заземлителей не должно превышать нормируемую величину, £
Зануление .
Этот способ защиты от поражения электрическим током заключается в преднамеренном электрическом соединении металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, с нулевым защитным проводником.
Нулевым защитным проводником называют проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземлённой нейтральной точкой в трёхфазных сетях, с глухозаземлённым выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземлённой средней точкой обмотки источника в сетях постоянного тока.
Принципиальная схема зануления в сети трёхфазного тока показана на рис. 7.6.
Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека.
Это достигается путём подключения корпусов электроустановок к нулевому проводу. При таком соединении любое замыкание на корпус превращается в однофазное, короткое замыкание. В этом случае в цепи возникает большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить повреждённую электроустановку от питающей сети.
Рис. 7.6 Схема зануления в трёхфазной сети.
1.Корпус электроустановки. 2. Аппараты защиты от к.з., r0 – сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока. r п – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника. Iк – ток короткого замыкания. Iн – часть тока к.з., протекающего через нулевой защитный проводник. Iз – часть тока к.з., протекающего через землю.
Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели максимального тока, магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой и другие.
Нулевой защитный проводник соединяют с землёй с помощью повторного заземлителя r п (рис. 7.6). В этом случае с момента возникновения замыкания на корпус и до автоматического отключения электроустановки от сети, проявляется защитное свойство этого заземлителя, как при защитном заземлении, то есть заземление корпусов через нулевой проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.
Таким образом, зануление осуществляет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение повреждённой электроустановки от питающей сети и снижение напряжения занулённых металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.
ВОПРОСЫ ПО ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
Действие электрического тока на организм человека.
Виды поражения электрическим током.
Причины смерти от электрического тока.
Основные факторы, влияющие на исход поражения током.
Основные меры защиты от поражения электрическим током.
Условия и основные причины поражения током.
Опасность однофазного и двухфазного прикосновения в сетях с изолированной и заземлённой нейтралью.
Факторы, влияющие на опасность поражения током при прикосновении человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Основные причины несчастных случаев от электрического тока.
Классификация помещений по опасности поражения электрическим током.
Меры по обеспечению недоступности токоведущих частей для случайного прикосновения.
Выбор типа электрооборудования и конструкции электроустановок с учетом класса помещений по опасности поражения током.
Контроль состояния изоляции электроустановок.
Ограждения токоведущих частей.
Сигнализация и блокировки в электроустановках.
Плакаты и знаки безопасности в электроустановках.
Обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжения для случайного прикосновения.
Защитное разделение сети.
Устранение опасности поражения током при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других нетоковедущих частях электрооборудования.
Защитное заземление: определение, назначение, принцип действия, область использования.
Зануление: определение, назначение, принцип действия, область использования.
Защитное отключение (УЗО): определение, назначение, принцип действия, область использования.
Выравнивание потенциала.
Двойная изоляция.
Применение малого напряжения.
Защитные средства, применяемые в электроустановках.
Изолирующие защитные средства.
Ограждающие и предохранительные защитные средства.
Первая помощь человеку, пораженному электрическим током.
Организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности.
Порядок оказания первой помощи пострадавшему при поражении электрическим током.
Мероприятия по защите от поражения электрическим током.
Статическое электричество в промышленности и защита от него.
Факторы, влияющие на интенсивность электризации.
Опасность, создаваемая статическим электричеством и его нежелательные проявления.
Особенности электризации твёрдых сыпучих и жидких диэлектриков.
Способы измерения и приборы для оценки параметров, характеризующих статическую электризацию.
Основные параметры статической электризации.
Условия, определяющие возможность пожаров и взрывов, причиной которых является статическое электричество.
Технологические помехи, возникающие в результате действия статического электричества.
Физиологическое воздействие статического электричества на организм человека.
Способы защиты от статического электричества.
Нейтрализация зарядов на поверхности наэлектризованного диэлектрика.
Индукционные нейтрализаторы статического электричества (ИНСЭ).
Высоковольтные нейтрализаторы статического электричества (ВНСЭ).
Радиоактивные нейтрализаторы статического электричества (РНСЭ).
Комбинированные нейтрализаторы статического электричества (КНСЭ).
Аэродинамические нейтрализаторы статического электричества (АНСЭ).
Комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности при воздействиях молнии.
Виды воздействия разрядов молнии.
Конструкции молниеотводов (зоны защиты).
Основные требования по защите зданий и сооружений от воздействия молнии.
Основные параметры молнии.
Электростатическая индукция при воздействии молнии и меры защиты.
Электромагнитная индукция при воздействии молнии и меры защиты.
Занос высоких электрических потенциалов при воздействии молнии и меры защиты.
Конструктивные параметры молниеотводов.
1. Действие электрического тока на организм человека
Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электролитическое, тепловое и механическое действие.
Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазму голосовых связок.
Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе и крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.
Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подкожных тканей, вплоть до обугливания. Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.
2. Виды поражения электрическим током.
Различают два основных вида поражения организма: электрические травмы и электрические удары. Часто оба вида поражения сопутствуют друг другу. Тем не менее, они различны и должны рассматриваться раздельно.
Электрические травмы – это чётко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей.
Опасность электрических травм и сложность их лечения обуславливаются характером и степенью повреждения тканей, а также реакцией организма на это повреждение. Обычно травмы излечиваются, и работоспособность пострадавшего восстанавливается полностью или частично.
Иногда (обычно при тяжёлых ожогах) человек погибает. В таких случаях непосредственной причиной смерти является не электрический ток, а местное повреждение организма, вызванное током.
Характерные виды электротравм - электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.
Электрические ожоги - наиболее распространенные электротравмы. Они составляют 60-65 %, причем 1/3 их сопровождается другими электротравмами.
Различают ожоги: токовый (контактный) и дуговой.
Контактные электроожоги, т.е. поражения тканей в местах входа, выхода и на пути движения электротока возникают в результате контакта человека с токоведущей частью. Эти ожоги возникают при эксплуатации электроустановок относительно небольшого напряжения (не выше 1 -2 кВ), они сравнительно легкие.
Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках от 1000 В до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от неё одежды.
Могут быть также комбинированные поражения (контактный электроожог и термический ожог от пламени электрической дуги или загоревшейся одежды, злектроожог в сочетании с различными механическими повреждениями, электроожог одновременно с термическим ожогом и механической травмой).
Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Знаки имеют круглую или овальную форму с углублением в центре. Они бывают в виде царапин, небольших ран или ушибов, бородавок, кровоизлияний в коже и мозолей. Иногда их форма соответствует форме токоведущей части, к которой прикоснулся пострадавший, а также напоминает форму морщин.
В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, и их лечение заканчивается благополучно: с течением времени верхний слой кожи и пораженное место приобретают первоначальный цвет, эластичность и чувствительность, Знаки возникают примерно у 20 % пострадавших от тока.
Металлизация кожи - проникновение в ее верхние слои частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это возможно при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой и т.п.
Пораженный участок имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего под кожу: зеленая - при контакте с медью, серая - с алюминием, сине-зеленая - с латунью, желто-серая - со свинцом. Обычно с течением времени больная кожа сходит и поражённый участок приобретает нормальный вид. Вместе с тем исчезают и все болезненные ощущения, связанные с этой травмой.
Металлизация кожи наблюдается примерно у каждого десятого из пострадавших. Причём в большинстве случаев одновременно с металлизацией происходит ожог электрической дугой, который почти всегда вызывает более тяжёлые поражения.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, вызывающих в клетках организма химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги (например, при коротком замыкании), которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия возникает сравнительно редко (у 1-2 % пострадавших), чаще всего при проведении электросварочных работ.
Механические повреждения являются следствием резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Эти повреждения являются, как правило, серьёзными травмами, требующими длительного лечения. К счастью они возникают редко – не более чем у 3 % пострадавших от тока.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей электрическим током, проходящим через организм, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.
В зависимости от исхода отрицательного воздействия тока на организм электрические удары могут быть условно разделены н
3. Причины смерти от э. тока. Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение дыхания, прекращение работы сердца и электрический шок. Возможно также одновременное действие всех трех причин.
Прекращение работы сердца – наиболее опасно; является следствием воздействия тока на мышцу сердца, т.е. прохождение тока в области сердца или рефлекторно через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этой области. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция. Фибрилляция сердца - хаотические разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам.
Прекращение дыхания – может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.
Электрический шок – реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ, происходит угнетение функций организма. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить или гибель человека в результате полного угасания жизненно важных функций, или выздоровление как результат своевременного активного лечебного вмешательства.
4. Основные факторы, влияющие на исход поражения э. током. V Сила тока. 1,5 мА – порог ощущения, 15мА – неотпускающий ток, 50мА – ток фибрилляции, 100мА – смертельный ток. Частота переменного тока. 50 Гц – самая опасная. Напряжение. Не существует безопасного напряжения. Существует низкое напряжение <50В. Сопротивление тела. Внешнее, максимум – 30-40 кОм. Обычно меньше, легко снижается. Внутреннее – 1 кОм. Путь тока. Петли: верхняя – рука-рука, нижняя – нога-нога, полная – рука-нога, косая – рука-нога накрест. Время воздействия. Безопасным считается 0,1 с. Факторы внешней/внутренней среды. Температура, влажность, усилие воли и т.д.
При технической эксплуатации электрооборудования промышленных предприятий электротравмы могут возникать по следующим причинам:
Прикосновение непосредственной к токоведущим частям электроустановок, действующих под напряжением. Это может произойти из-за неисправности ограждающих устройств электроустановок, ошибочные действия персонала, когда работы выполняются вблизи или непосредственно на токопроводящих элементах, находящихся под напряжением, а также при появлении напряжения (в результате ошибочной подачи) на ранее отключенных электроустановках и участках сети;
Тяжелые и смертельные несчастные случаи (более 200), проанализированы В.Е.Манойловим, показали, что на случайное прикосновение, не вызываемый производственной необходимостью и ошибочной подачей напряжения, в процессе ремонтов и осмотров электроустановок, приходится около 53% всех электротравм;
Прикосновение к металлическим конструктивных частей электроустановок, которые не должны находиться под напряжением, но на корпусах, кожухах и ограждающих устройств может появиться напряжение в результате электрического пробоя или естественного старения изоляции электроустановок, а также при замыкании оголенных проводов из-за обрыва и падения на конструктивные части электроустановок и при отсутствии защитного заземления, эти причины составляют около 22% всех травм;
Прикосновение инструментом и предметами, имеющими малое сопротивление, к изоляции, к токоведущим частям, а также к неметаллических частей электроустановок, оказавшимся под напряжением из-за заводские дефекты в конструкции, при монтаже и изготовления. На эти причины приходится 14% электротравм;
Прикосновение к стенам, полам, строительных конструкций, оказались под шаговое напряжение. Шаговое напряжение возникает при растекании электрического тока от трубопроводов, строительных конструкций, рельсовых путей, на которые перешел электрический ток в результате падения проводов или ухудшения изоляции. Такие причины составляют 2-3%;
Действие дуги при операциях с видмикальнимы устройствами и другие причины. Они составляют около 6%.
Просмотр электротравм, проведенный В.Е.Манойловим, показал, что электротравмы из-за ошибочной подачи напряжения на электроустановки при их ремонтов и осмотров обусловлены неудовлетворительной организацией ремонтных работ, недостаточным знанием работниками правил по технике безопасности.
Очень большой процент электротравм при случайном прикосновении, не вызвано производственной необходимостью (до 30%), и небольшой -при соприкосновения в процессе работы (до 2%) позволяет сделать вывод, что работники, не связанные с эксплуатацией электроустановок, не знают, какую опасность представляет электрический ток для человека.
В ДСТУ 2843-94 "Электротехника. Основные понятия. Термины и определения" установлены термины и определения основных понятий электробезопасности.
Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Электротравма - травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.
Электротравматизм - явление, характеризующееся совокупностью электротравм.
Электрическое замыкание на корпус - случайное электрическое соединение токопроводящей части с металлическими НЕ токоведущими частями электроустановок.
Электрическое замыкание на землю - случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или никак токопроводящими ведущими конструкциями, или предметами, не изолированы от земли.
Ток замыкания на землю - ток, проходящий через место замыкания на землю.
Зона растекания тока замыкания на землю - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.
Напряжение относительно земли - напряжение относительно места земли, находящейся вне зоны растекания тока замыкания на землю.
Электрический ток не оказывается органами чувств человека. Поражение человека электрическим током опасно потому, что электрический ток может возникнуть неожиданно на металлических нетоковедущих частях электроустановок, аппаратов, механизмов, а также на поверхности земли, когда человек не применяет средств защиты.
Поражение электрическим током относятся к опасным факторам, отражаются на всем организме. Однако все электротравмы условно разделяют на два основных вида: местные электротравмы, когда возникает местное поражение организма, электрический ожог, электрические знаки, металлизация кожи, общие электротравмы, когда поражается весь организм человека из-за нарушения нервной системы, нормальной деятельности жизненно важных органов и систем - электрический удар.
Электрический ожог - наиболее распространенная электротравма. Это токовый ожог в сетях до 2 кВ и ожог дугой. Температура дуги может быть до 3500 ° С. Дуга может возникать при случайных коротких замыканиях в электроустановках до 6 кВ при проведении работ под напряжением, на щитах и сборках, измерения переносными приборами и др. В сетях с напряжением выше 10 кВ дуга может возникать при приближении человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Электрические знаки - это пятна серого или бледно-желтого цвета. Конфигурация электрического знака соответствует форме токопроводящей части, к которой прикоснулся человек. Такие поражения в большинстве случаев безболезненные.
Металлизация кожи является следствием проникновения вглубь кожи паров металла, когда участок тела находится вблизи от места образования электрической дуги. Такое поражение возможно при отключении открытых рубильников и при коротких замыканиях.
Болезненное ощущение ожога и присутствие инородного тела исчезает с отмиранием поврежденной кожи.
Электрический удар. Сущность его заключается в том, что ток, протекая по всему телу человека, раздражает многочисленные периферические нервные окончания, расположенные как на поверхности тела, так и на поверхности его внутренних органов, так сильно, что в организме наступает после этого торможения координированной работы нервной системы. Результатом этого раздражения и последующего торможения является паралич сердечной деятельности, дыхания и электрический шок
Паралич сердечной деятельности. Деятельность сердца может быть парализована как при непосредственном действии электрического тока, проходящего через область сердца - первичная фибрилляция, так и через рефлекторный спазм артерий - вторичная фибрилляция. Фибрилляция сердца вызывает нарушение кровообращения и если не принять соответствующие меры, восстанавливающие сердечную деятельность, то наступает смерть человека. Фибрилляция сердца - некоординированы хаотичные подергивания многочисленных волокон сердечной мышцы, при которых "насосная" функция его прекращается.
Паралич дыхания. Паралич дыхания является следствием воздействия электрического тока на мышцы грудной клетки, обеспечивающие процесс дыхания. Затруднение дыхания человек начинает ощущать уже при 20-25 мА переменного тока, усиливается с ростом значения тока. При длительном воздействии такого тока наступает асфиксия -удушення-за недостатка кислорода и избыток углекислоты в организме человека.
Электрический шок. Это нервно-рефлекторная реакция организма, сопровождающаяся расстройством дыхания, кровообращения, обмена веществ и ин.ш.
Степень опасности воздействия электрического тока зависит от:
Силы электрического тока, протекающего через человека;
Рода и частоты тока;
Пути протекания электрического тока через тело человека;
Длительности воздействия тока на человека;
Индивидуальных особенностей человека;
Условий внешней среды, в которой работает человек.
Сила электрического тока, протекающего через человека, является основным фактором, определяющим исход поражения электрическим током. Значение напряжения, под которой оказался человек, и сопротивление ее тела влияют на исход поражения человека только в той мере, в которой напряжение и сопротивление человека определяют значение электрического тока, протекающего через человека.
Если увеличивается сила электрического тока, опасность поражения человека тоже увеличивается. Различают несколько состояний человека, возникающих при определенных значениях тока.
Ощутимый ток - электрический ток силой от 0,6 до 1,5 мА, что вызывает при прохождении через организм ощутимое раздражение.
Ток, не отпускает - электрический ток, вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажата токопроводящая часть. При токе 3-5 мА (50 Гц) раздражается вся кисть руки, которая касается токоведущих частей, при 8-10 мА боль охватывает всю руку, а при 15 мА судороги мышц рук становятся непреодолимыми, а боль невыносимой. Человек при этом не может разжать руку, в которой зажата токопроводящая часть.
Предельный фибриляцийний ток - наименьшее значение фибриляцийного тока. Значение его лежит в пределах от 100 мА до 5 А для тока 50 Гц и от 300 мА до 5 А для постоянного тока.
Постоянный и переменный ток более 5 А обусловливают мгновенную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции. Рядом с остановкой сердца происходит прекращение дыхания, даже после кратковременного воздействия следует восстанавливать путем искусственного дыхания. Длительное воздействие больших токов, кроме того, вызывает ожоги тела, разрушение внутренней структуры ткани организма, поражение отдельных органов, приводящие к смертельному исходу.
Сопротивление тела человека состоит из электрического сопротивления различных тканей тела, которые имеют разные значения. Удельное объемное сопротивление (Ом-м), например, при переменном токе 50 Гц составляет:
Сухой кожи - от 3-10 3 до 2-10 4;
Костей от 1-10 4 до 2 10 шесть;
Жировой ткани - от 30 до 60;
Мышечной ткани - от 1,5 до 3;
Крови - от 1 до 2;
Спинномозговой жидкости - от 0,5 до 0,6.
Кожа имеет наибольший удельный сопротивление, что, главным образом, и определяет электрическое сопротивление тела человека. Кожа человека имеет два основных слоя: наружный - эпидермис и внутренний - дерма. Внешний слой кожи состоит из рогового и росткового слоев. Роговой слой кожи представляет собой несколько десятков слоев ороговевших клеток, имеющих чешуйчатую строение и плотно прилегают друг к другу. В этом слое форуме кровеносных сосудов и нервов. Толщина рогового слоя на отдельных участках тела может достигать 0,2 мм и более. На ладонях и подошвах, подвергающихся механическим воздействиям, толщина этого слоя наибольшая. Роговой слой наиболее прочный в сухом состоянии его удельное электрическое сопротивление 10 пять -10 6 Ом-м.
Измерен между двумя электродами, наложенными на поверхность тела при напряжении до 15-20 В, сопротивление тела человека может составлять 3-10 3 1-10 5 Ом. Если на этом участке удалить (соскрести) только роговой слой кожи, то сопротивление уменьшится до 1-10 3 -5-10 3 Ом, а если весь внешний слой кожи (эпидермис) - то до 500-700 Ом. Электрическое сопротивление тканей под кожей человека при вполне удаленной коже примерно 300-500 Ом.
Таким образом, из этого можно сделать вывод, что электрическое сопротивление тела человека при включении ее в цепь тока состоит из трех последовательно включенных сопротивлений (рис.12.1), два из которых - сопротивление наружного слоя кожи (эпидермиса) Z е и внутреннего сопротивления тканей тела и? . В свою очередь, сопротивление эпидермиса Z е состоит из активной и? Е и емкостной составляющих С является, включенных параллельно. Обкладками конденсатора С является является электрод прикасается к поверхности кожи, с одной стороны, и хорошо проводящие ткани, лежащие под наружным слоем кожи, с другой, а диэлектриком между ними есть слой эпидермиса.
Если кожа увлажнена, то она в полтора-два раза меньшее сопротивление, чем сухая, так как влага растворяет на поверхности кожи соли и кислоты, выделяемых из организма с потом и тогда сопротивление кожи будет меньше. Длительное увлажнение делает роговой слой кожи, в результате его насыщения влагой, почти целиком ведущим. Таким образом, потоотделение и загрязнения кожи делают кожу человека электропроводной, и, следовательно, защитная функция рогового слоя кожи, как диэлектрика, в таких условиях теряется. Поражение электрическим током в таких условиях увеличивается, так как при прочих равных условиях электрический ток, протекающий через человека, растет и растет опасность человека.
Сопротивление тела человека может резко изменяться и зависит от места соприкосновения электрического провода к телу, величины тока, протекающего по телу, приложенного напряжения, рода и частоты тока, площади прикосновения к токопроводящей части, длительности протекания электрического тока.
Электрическое сопротивление тела человека зависит от прикосновения к токопроводящей части, потому что, во-первых, меняется длина пути прохождения электрического тока, во-вторых, из-за разной толщины рогового слоя кожи, в-третьих, из-за неравномерности распределения потовых желез по поверхности тела.
Наименьшее сопротивление имеет кожа лица, шея, паховые впадины, руки на участке выше ладоней с внутренней стороны и тыльной стороны кисти руки. Больше электрический ток у человека вызывает быструю рефлекторную реакцию организма, что проявляется в повышенном потоотделении в месте соприкосновения токопроводящей части, что, в свою очередь, способствует снижению сопротивления кожи в месте соприкосновения, росту тока и опасности человека.
Более повышенное напряжение, в цепи которой оказывается человек, вызывает уменьшение сопротивления в десятки раз, что в сети может составлять 300 Ом. Объясняется это пробоем рогового слоя может возникать даже при напряжении около 50 В.
Постоянному току сопротивление тела человека больше, чем переменном электрическом тока любой частоты. С ростом частоты полное сопротивление тела человека уменьшается, так как уменьшается емкостная составляющая полного сопротивления. В принципе, если частота возрастает до бесконечности, то полное сопротивление тела человека стремится к внутреннему сопротивлению тела. Большая площадь токоведущей части, к которой прикасается человек, уменьшает полное сопротивление тела человека.
Если протекание тока через человека длительное, то оно способствует снижению полного сопротивления тела человека, вследствие повышенного кровоснабжения и, следовательно, повышенного потоотделения. При напряжениях 2 030 В за 1-2 мин. сопротивление может снижаться в среднем на 25%.
Сопротивление тела человека (электрический) зависит от физиологических факторов и окружающей среды. Сопротивление тела у женщин меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых. Неожиданные звуковые и световые раздражители, а также болезненные уколы и удары способны вызвать снижение сопротивления тела человека на 20-50% в течение нескольких минут. В закрытых помещениях, где парциальное давление кислорода меньше, сопротивление тела человека уменьшается, а, следовательно, опасность поражения увеличивается.
Род и частота электрического тока влияют на исход поражения человека. Опыт показывает, что переменный ток 50 Гц в большей степени раздражает организм человека, чем равный ему постоянный. Однако это имеет место лишь при напряжениях до 300 В. Считается, что при напряжениях выше 300 В опасность постоянного тока преобладает над переменным током 50 Гц.
Если частота электрического тока увеличивается от 0 до 50 Гц опасность поражения увеличивается, поскольку растет ток через человека через емкостную составляющую сопротивления тела человека. Однако при дальнейшем увеличении частоты тока, действует на человека, наблюдается снижение опасного воздействия электрического тока, в частности электрического удара, опасность которого полностью отсутствует при частоте близкой к 10 кГц.
При частотах 10 кГц и выше существует только опасность ожога при прикосновении к токоведущим частям.
Путь электрическому току, протекающего через человека, играет значительную роль при поражении, так как на его пути могут оказаться жизненно важные органы тела человека - сердце, легкие, головной мозг и др.
Наиболее опасными путями, именуемых петлями тока, являются петли голова - руки и голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг. Эти петли в практике эксплуатации электроустановок встречаются редко.
Большую опасность представляет прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок уязвимыми рефлексогенными зонами - виски, шея, грудь, который может привести к поражению электрическим током.
Продолжительность воздействия электрического тока в значительной степени определяет результат поражения, так как с увеличением времени воздействия величина тока через тело человека растет, затем снижается защитная функция организма, а также повышается вероятность воздействия тока на мышцу сердца, когда он находится в наиболее уязвимом состоянии.
Мышцу сердца в различные фазы его деятельности 1-1,5 с неодинаково чувствителен к электрическому току. Считается, что наиболее уязвимой является фаза, которая длится порядка 0,2 с - период, когда заканчивается сокращения желудочков сердца, и мышца его переходит в расслабленное состояние.
Если во время этой фазы через сердце проходит электрический ток, то при некоторых его значениях может возникать фибрилляция сердца.
Поэтому, чем меньше длительность протекания тока через организм человека, тем меньше вероятность его влияния на мышцу сердца в трудной фазе. Иными словами, при продолжительности воздействия тока на человека, равный продолжительности кардиоциклах 0,75-1 с, опасность возникновения фибрилляции сердца велика. При длительности воздействия электрического тока 0,2 с и менее, опасность возникновения фибрилляции мала, а, следовательно, опасность поражения током человека резко уменьшается.
Индивидуальные особенности организма. Человек, страдающий заболеваниями сердечно-сосудистой системы или органов внутренней секреции и нервной системы, больше подвержена воздействию электрического тока, чем здоровые.
В то время как человек в сосредоточенном состоянии, например, подготовлена к возможности воздействия электрического тока, то она меньше подвергается опасности воздействия тока, при прочих равных условиях.
Условия внешней среды определяют результат поражения в той мере, в какой они способствуют снижению значение электрического тока, протекающего через человека, и ограничивающие факторы, которые снижают электрическое сопротивление организма.
Стандарты и нормативные правила выделяют два вида опасных прикосновений: прямое и косвенное. В данной статье речь пойдет о мерах защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.
Косвенное прикосновение обозначает контакт человека с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением, например из-за повреждения изоляции. В этом случае случайный контакт человека с этой частью может оказаться крайне опасным, поскольку через тело человека потечет ток.
Для защиты при косвенном прикосновении, чтобы предупредить поражение людей или животных электрическим током в случае повреждения изоляции, применяют специальные меры, отдельно или сразу несколько из них:
защитное заземление;
автоматическое отключение питания;
уравнивание потенциалов;
выравнивание потенциалов;
двойная или усиленная изоляция;
сверхнизкое (малое) напряжение;
защитное электрическое разделение цепей;
изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.
Защитное заземление
Для обеспечения электробезопасности выполняют защитное заземление оборудования. Это заземление отличается от функционального заземления, и подразумевает соединение проводящей, потенциально опасной части оборудования с заземляющим устройством.
Функция защитного заземления - устранить опасность для человека стоящего на земле, и прикоснувшегося к части оборудования, которое оказалось под напряжением из-за замыкания. Все потенциально опасные проводящие части оборудования соединяются с землей посредством заземляющих проводников, соединенных с заземлителем. Благодаря защитному заземлению, напряжение заземленных частей уменьшается до безопасного относительно земли значения.
Защитное заземление применяется к оборудованию, работающему под напряжением до 1000 вольт:
к однофазному, изолированному от земли и к трехфазному с изолированной нейтралью;
к оборудованию, работающему в сетях с напряжением выше 1000 вольт с заземленной нейтралью и с изолированной нейтралью.
Заземлителем для защитного заземления может служить специально для этой цели искусственно заземленный проводник (искусственный заземлитель), либо какой-нибудь проводящий объект, находящийся в земле, например железобетонный фундамент (естественный заземлитель). Коммуникационные трубопроводы, например канализационные, газовые или трубопровод системы отопления, для этой цели использовать запрещено.
Автоматическое отключение питания
В целях защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, реализуют автоматическое отключение питания путем размыкания сразу нескольких фазных проводников, а в некоторых случаях еще и нулевого проводника. Данный способ защиты сочетается с системами защитного заземления и зануления. Применим он и в тех случаях, когда защитное заземление реализовать невозможно.
Этот способ защиты относится к быстродействующим системам, способным за время менее 0,2 секунд отключить оборудование от сети в случае наступления опасной ситуации. Целесообразно применять защитное отключение ручных электроинструментов, мобильных электроустановок, бытовых электроприборов.
Когда фаза замыкается на корпус, либо сопротивление изоляции относительно земли сильно падает, или при соприкосновении токоведущей части с телом человека, электрические параметры цепи изменяются, и это изменение выступает сигналом , состоящего из прибора защитного отключения и выключателя. Прибор защитного отключения регистрирует изменение параметров цепи и подает сигнал на выключатель, который в свою очередь отключает опасный прибор от сети.
УЗО для защиты при косвенном прикосновении могут реагировать на различные параметры: на токи КЗ в системе зануления или на дифференциальный ток, на напряжение корпуса относительно земли или на напряжение нулевой последовательности. По типу входного сигнала данный УЗО различаются. На оборудовании с автоматическими УЗО, после регистрации аварийной ситуации реализуется уравнивание потенциалов, затем происходит отключение питания.
Уравнивание потенциалов
Если в одной и той же электросети имеется несколько электроустановок, часть корпусов которых заземлена через отдельный заземлитель без соединения с PE-проводником, а часть оборудования имеет соединение с PE-проводником, такое положение дел опасно, и так заземлять электроустановки запрещается. Почему? Потому что если произойдет замыкание фазы на корпус, скажем, двигателя, заземленного отдельным заземлителем, то корпуса зануленных электроустановок окажутся под напряжением относительно земли. Напомним, что зануление - это соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводником сети.
Опасно здесь то, что оборудование с правильно организованной защитой окажется под напряжением. Печальный опыт из животноводческого хозяйства свидетельствует о том, что такое неправильное заземление оборудования имело следствием массовую гибель животных.
Чтобы избежать подобных опасностей, реализуют уравнивание потенциалов. Проводящие части защищаемого оборудования соединяют, чтобы потенциалы их были одинаковыми, и таким образом обеспечивается электробезопасность электросети при косвенном прикосновении.
Согласно ПУЭ, у электроустановок на напряжение до 1000 вольт между собой соединяют питающей линии системы TN с заземляющим проводником заземляющего устройства систем IT и TT и с заземляющим устройством заземлителя повторного заземления на вводе в здание.
Сюда же присоединяют металлические коммуникационные трубы сооружения, проводящие части каркаса здания, проводящие части централизованных систем кондиционирования и вентиляции, заземляющие устройства системы молниезащиты 3 и 2 кат., проводящие оболочки телекоммуникационных кабелей, а также функциональное заземление, если нет ограничений по ПУЭ. Проводники системы уравнивания потенциалов от всех этих частей присоединяют затем к главной заземляющей шине.
Выравнивание потенциалов
Выравнивание потенциалов позволяет значительно снизить шаговое напряжение на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, которые прокладываются в земле, в полу, либо на их поверхности, и присоединяются к заземляющему устройству. В некоторых случаях применяют специальные покрытия земли. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.
Двойная или усиленная изоляция
Для защиты при косвенном прикосновении, в электроустановках напряжением до 1000 вольт, применяют двойную изоляцию. Основная изоляция защищена независимой дополнительной изоляцией. В случае повреждения дополнительной изоляции, основная изоляция оказывается защищена.
Усиленная изоляция по своей защитной функции аналогична двойной изоляции, ее степень защиты соответствует двойной изоляции.
Проводящие части электроустановок в двойной защитной и усиленной изоляции не присоединяют ни к защитному проводнику, ни к системе уравнивания потенциалов.
Здесь уместным будет отметить, что электроинструмент и ручные электрические машины подразделяются на четыре класса: 0,I,II,III. Далее рассмотрим некоторые детали реализуемых в них защит.
Класс 0. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током. При повреждении изоляции, от косвенного прикосновения человека защищают изолирующие помещения, изолирующие зоны, площадки, изолирующие полы. Примером может служить дрель, металлический корпус которой не имеет заземляющего контакта, при этом вилка двухполюсная. Между кабелем и корпусом, в месте входа кабеля в корпус, обязательно установлена резиновая втулка, обеспечивающая изоляцию.
Класс I. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током, при этом открытые проводящие части соединены с PE-проводником сети, например стиральные машины с трехполюсной евровилкой защищены именно таким образом.
Класс II. Двойная или усиленная изоляция корпуса. Пример - пластмассовый корпус перфоратора с двухполюсной вилкой и без заземления.
Класс III. Напряжение источника питания не опасно для человека. Это так называемое сверхнизкое (малое) напряжение. Примером может служить бытовой шуруповерт.
Малое (сверхнизкое) напряжение
Малое, или по-другому сверхнизкое напряжение само по себе является защитой при косвенном прикосновении. В сочетании с защитным электрическим разделением цепей, например с применением разделительного трансформатора, безопасность оказывается столь же высокой. Цепи малого напряжения отделяются от цепей высокого напряжения, а в случаях, когда сверхнизкое напряжение выше 60 вольт по постоянному току или выше 25 вольт по переменному току, применяются дополнительные меры: изоляция, оболочка.
Применение сверхнизкого напряжения в электроприборах позволяет отказаться от защитного заземления их проводящих корпусов, кроме ситуаций вынужденного соединения с проводящими частями приборов опасного напряжения. Если малое напряжение используется совместно с автоматическим отключением питания, то один из выводов источника присоединяют к защитному проводнику сети, которая этот источник питает.
Защитное электрическое разделение цепей
В электроустановках напряжением до 1000 вольт реализуется защитное электрическое разделение цепей. При помощи усиленной либо двойной изоляции или основной изоляции и защитного проводящего экрана, одни токоведущие части или цепи отделяются от других. Наибольшее напряжение цепи, которая отделяется, не должно быть выше 500 вольт. Защитное электрическое разделение цепей реализовано например в разделительном трансформаторе. Токоведущие части питаемой цепи прокладываются отдельно от других цепей.
Электрическое разделение цепей значительно повышает безопасность протяженных сетей, благодаря именно разделительным трансформаторам. Участки сетей, изолированные от земли, и имеющие малую протяженность, отличаются незначительной электроемкостью и высоким сопротивлением изоляции, если сравнивать со всей разветвленной сетью. При косвенном прикосновении через тело человека от фазы к земле протечет небольшой ток. Отдельный участок цепи оказывается более безопасным при таком разделении.
Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки
Значительное электрическое сопротивление стен и полов некоторых помещений, зон, площадок, обеспечивает достаточную защиту при косвенном прикосновении даже в отсутствие заземления проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 вольт. Изолирующие помещения применяют для защиты людей при косвенном прикосновении в случаях, когда иные методы защиты неприменимы или нецелесообразны.
Однако есть важное условие: при напряжении электроустановки более 500 вольт, сопротивление изолирующих стен и пола относительно локальной земли не должно быть ниже 100 кОм в любой точке помещения, а при напряжении до 500 вольт - не менее 50 кОм. Изолированные помещения не предполагают наличия защитного проводника, поэтому в них всеми путями исключен занос потенциала извне на проводящие части зоны.
