Меры защиты от поражения электрическим током. Меры защиты от поражения электрическим током Поражения электрическим током при прикосновении

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.

Поражение производственного персонала электрическим током возможно как при прямом прикосновении – электрический контакт людей с токоведущими частями электрооборудования, находящимися под напряжением, так и при косвенном прикосновении – электрический контакт людей с открытыми проводящими частями электрооборудования, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Для предупреждения поражения электрическим током в нормальном режиме работы Электросети должны быть применяются по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:

основная изоляция токоведущих частей;

ограждения и оболочки;

установка барьеров;

размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости;

применение сверхнизкого (малого) напряжения (СНН).

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ применяются также устройства защитного отключения (УЗО).

Защита от прямого прикосновения не требуется, если электрооборудование находится в зоне системы уравнивания потенциалов (см. ниже), а наибольшее рабочее напряжение не превышает 25 В переменного или 60 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности и 6 В переменного или 15 В постоянного тока – во всех случаях.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции применяются по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

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.

Защиту при косвенном прикосновении следует выполнять во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках защита при косвенном прикосновении производится при более низких напряжениях: 25 В переменного и 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью; 12 В переменного и 30 В постоянного тока – в особо опасных помещениях и в наружных электроустановках.

Защита от прямого прикосновения.

Основная изоляция токоведущих частей:

Основная изоляция токоведущих частей должна иметь сопротивление, обеспечивающее утечки тока через неё, не превышающие безопасных величин (1 мА для переменного тока промышленной частоты). Для изоляции используются материалы, обладающие также механической прочностью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, повышенных температур и др. производственных факторов. Широкое распространение на практике получили изоляционные материалы на основе каучука, пластических масс, керамики, стекловолокна и др. Лакокрасочные покрытия не являются изоляцией, защищающей от поражения электрическим током. Изоляция электроустановок перед вводом их в эксплуатацию подвергается испытанию в соответствии с требованиями ПУЭ. Например, для электроустановок напряжением до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не < 0,5 МОм при испытании напряжением 1 кВ.

Ограждения и оболочки:

Ограждения и оболочки в электроустановках напряжением до 1 кВ представляют собой сплошные или сетчатые устройства, предотвращающие несанкционированный доступ к открытым токоведущим частям электроустановок. Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия напряжения с токоведущих частей.

Установка барьеров:

Барьеры предназначены для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ, но не исключают преднамеренного прикосновения и приближения к токоведущим частям при обходе барьера. Для удаления барьеров не требуется применения ключа или инструмента, однако они должны быть закреплены так, чтобы их нельзя было снять непреднамеренно. Барьеры должны быть изготовлены из изолирующего материала.

Размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости:

Эта мера применяется для защиты от прямого прикосновения к токоведущим частям в электроустановках напряжением до 1 кВ или приближения к ним на опасное расстояние в электроустановках напряжением выше 1 кВ при невозможности сооружения ограждений, оболочек и барьеров. При этом расстояние между доступными одновременному прикосновению проводящими частями в электроустановках напряжением до 1 кВ должно быть не менее 2,5 м. Внутри зоны досягаемости не должно быть частей, имеющих разные потенциалы и доступных одновременному прикосновению.

Установка барьеров и размещение токоведущих частей вне зоны досягаемости допускаются только в помещениях, доступных квалифицированному персоналу.

Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН):

СНН применяется для защиты от поражения электрическим током при прямом и/или косвенном прикосновениях в электроустановках напряжением до 1 кВ в сочетании с защитным электрическим разделением цепей или в сочетании с автоматическим отключением питания (см. ниже). Суть этой меры защиты заключается в обеспечении наименьшей вероятности поражения человека электрическим током за счёт применения малой величины напряжения питания электроустановок.

При этом величина такого напряжения составляет: не > 25В переменного и не > 60 В постоянного тока – в помещениях с повышенной опасностью; не > 12В переменного и не > 30 В постоянного тока – в особо опасных помещениях и в наружных электроустановках.

Защита от косвенного прикосновения

Защитное заземление:

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землёй нетоковедущих проводящих (электропроводных) частей электрооборудования, которые в результате нарушения изоляции могут оказаться под напряжением. Такой частью электрооборудования, как правило, является его металлический корпус.

Принцип защитного действия защитного заземления можно объяснить следующим образом: при параллельном включении в электрическую цепь «аварийный корпус – заземление» сопротивлений заземляющего устройства и человека ток по ним по закону Кирхгоффа для разветвлённых электрических цепей распределяется обратно пропорционально величинам сопротивлений, оставаясь практически неизменным в сумме.

Подбор величины сопротивления заземляющего устройства, при которой сила тока, протекающего через человека, будет равна или меньше безопасных значений обеспечит его защиту от поражения. Наибольшая величина сопротивления заземляющего устройства, при которой обеспечивается указанное выше условие, называется допустимым сопротивлением защитного заземления.

Защитное заземление эффективно только в том случае, когда ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземляющего устройства. Поэтому защитное заземление применяется в качестве основной меры защиты в электросетях с изолированной нейтралью, т.к. только в них при глухом замыкании на землю любого из фазных проводов ток замыкания не зависит от сопротивления заземления.

Конструктивно заземляющее устройство состоит из заземлителей, размещённых в грунте (земле), заземляющего проводника и заземляющей шины (последние расположены вне грунта и служат для подключения заземлителей к электрооборудованию).

Варианты конструкций, схемы размещения в грунте, материалы для изготовления конструктивных элементов, способы расчёта и др. сведения о заземляющих устройствах рассматриваются на лабораторных и практических занятиях.

Согласно требованиям ПУЭ сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе IT напряжением до 1 кВ, должно соответствовать условию:

R зу £ U пр /I зм, (22)

где R зу – сопротивление заземляющего устройства, Ом;

U пр – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 В;

I зм – полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается принимать сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность источника тока не превышает 100 кВ×А.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей.

Автоматическое отключение питания:

Автоматическое отключение питания применяется для быстрого отключения энергоисточника от аварийного электрооборудования. При этом время отключения не должно превышать нормированные значения (табл. 1,2), т.к. в противном случае человек, касающийся в этот момент электроустановки, получит опасную дозу электрической энергии. При выполнении автоматического отключения питания в электроустановках напряжением до 1 кВ открытые проводящие части присоединяются к глухозаземлённой нейтрали источника питания, если применена система TN, и заземлены, если применены системы IT или ТТ.

В электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено автоматическое отключение питания, должно быть выполнено уравнивание потенциалов (см. ниже).

Для автоматического отключения питания могут быть применены защитно-коммутационные аппараты и устройства защитного отключения (УЗО).

Таблица 1

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Таблица 2

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Уравнивание потенциалов:

Система уравнивания потенциалов предназначена для ликвидации разности потенциалов между любыми точками открытых проводящих частей электроустановок, здания, инженерных коммуникаций и т.п.

Основная система уравнивания потенциалов в электроустановках до 1 кВ должна соединять между собой следующие проводящие части:

нулевой защитный РЕ- или РЕN-проводник питающей линии в системе TN;

заземляющий проводник, присоединённый к заземляющему устройству электроустановки, в системах IT и ТТ;

заземляющий проводник, присоединенный к заземлителю повторного заземления на вводе в здание (если есть заземлитель);

металлические трубы коммуникаций, входящих в здание (горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, газоснабжения и т.п.);

металлические части каркаса здания;

металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования;

заземляющее устройство системы молниезащиты;

заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется и отсутствуют ограничения на присоединение сети рабочего заземления к заземляющему устройству защитного заземления;

металлические оболочки телекоммуникационных кабелей.

Проводящие части, входящие в здание извне, должны быть соединены как можно ближе к точке их ввода в здание.

Для соединения с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей шине при помощи проводников системы уравнивания потенциалов.

Система дополнительного уравнивания потенциалов должна соединять между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, включая доступные прикосновению металлические части строительных конструкций здания, а также нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах IT и ТТ, включая защитные проводники штепсельных розеток.

Для уравнивания потенциалов могут быть использованы специально предусмотренные проводники либо открытые и сторонние проводящие части, если они удовлетворяют требованиям к защитным проводникам в отношении проводимости и непрерывности электрической цепи.

Выравнивание потенциалов:

Система выравнивания потенциалов предназначена для снижения разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путём применения специальных проводящих покрытий земли.

Двойная или усиленная изоляция:

Защита при помощи двойной или усиленной изоляции может быть обеспечена применением электрооборудования класса II (табл. 3) или заключением электрооборудования, имеющего только основную изоляцию токоведущих частей, в изолирующую оболочку.

Проводящие части оборудования с двойной изоляцией не должны быть присоединены к защитному проводнику и к системе уравнивания потенциалов.

Защитное электрическое разделение цепей:

Защитное электрическое разделение цепей предназначено для уменьшения опасности однофазного прикосновения в разветвлённых электросетях большой протяжённости, имеющих большую электрическую ёмкость и малое сопротивление изоляции проводов относительно земли.

Защитное электрическое разделение цепей источника тока и электроприёмника осуществляется при помощи разделительного трансформатора и применяется, как правило, для одной питающей цепи, которая при этом имеет малую электрическую ёмкость, большое сопротивление изоляции проводов относительно земли, а, следовательно, меньшую опасность при однофазном прикосновении.

Таблица 3

Классификация по способу защиты человека от поражения электрическим током и условия применения электрооборудования в электроустановках напряжением до 1 кВ

Класс по ГОСТ 12.2.007.0 Р МЭК536	Маркировка	Назначение защиты	Условия применения электрооборудования в электроустановке
Класс 0	-	При косвенном прикосновении	1. Применение в непроводящих помещениях. 2. Питание от вторичной обмотки разделительного трансформатора только одного электроприёмника
Класс I	Защитный зажим, знак или буквы РЕ, или желто-зелёные полосы	При косвенном прикосновении	Присоединение заземляющего зажима электрооборудования к защитному проводнику электроустановки
Класс II	Знак	При косвенном прикосновении	Независимо от мер защиты, принятых в электроустановке
Класс III	Знак	От прямого и косвенного прикосновений	Питание от безопасного разделительного трансформатора

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки:

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны и площадки применяются в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а применение других защитных мер невозможно либо нецелесообразно.

Сопротивление относительно земли изолирующего пола и стен таких помещений, зон и площадок в любой точке должно быть не менее:

50 кОм при номинальном напряжении электроустановки до 500 В включительно;

100 кОм при номинальном напряжении электроустановки более 500 В;

Если сопротивление в какой-либо точке меньше указанных величин, такие помещения, зоны, площадки не должны рассматриваться в качестве меры защиты от поражения электрическим током.

Для изолирующих (непроводящих) помещений, зон, площадок допускается использование электрооборудования класса 0 (табл.3) при соблюдении одного из следующих условий:

открытые проводящие части удалены одна от другой и от сторонних проводящих частей не менее чем на 2 м.

открытые проводящие части отделены от сторонних проводящих частей барьерами из изоляционного материала;

сторонние проводящие части покрыты изоляцией, выдерживающей испытательное напряжение не менее 2 кВ в течение 1 мин.

Пол и стены таких помещений не должны подвергаться воздействию влаги.

Кроме рассмотренных основных способов защиты персонала от поражения электрическим током используются: защитное зануление; блокировка; предупредительная сигнализация; электрозащитные средства (изолирующие штанги, диэлектрические коврики и др.).

Непосредственно соприкосновение с токоведущими частями установок, находящимися под напряжением, связано с опасностью поражения током. При этом степень опасности и возможность поражения электрическим током зависят от того, каким образом произошло прикосновение человека к проводникам, находящимся под напряжением.

Возможны два случая прикосновений:

1) к двум линейным проводам одновременно;

2) к одному линейному проводу.

Двухфазное прикосновение. Прикосновение к двум линейным проводам (двум фазам) одновременно (рис. 6, а) является чрезвычайно опасным, поскольку к телу человека в этом случае прикладывается наибольшее возможное в данной сети напряжение — линейное. Ток, протекающий через тело человека, равен

где I ч — ток, протекающий через тело человека, в А;

U л — линейное напряжение установки в В;

U ф — фазовое напряжение в В;

R ч — сопротивление человека в Ом.

В сети с линейным напряжением 380 В и при сопротивлении тела человека 1000 Ом через человека будет проходить ток, равный I ч =380/1000= 0,38 А

Такой ток является, безусловно, опасным для жизни человека.

Рис. 6. Схема пути электрического тока :

а— при двухфазном прикосновении; б — при однофазном прикосновении в системе с заземленной нейтралью; в — при однофазном прикосновении в системе с изолированной нейтралью; г — при однофазном прикосновении в системе при наличии емкости

Случаи двухфазного прикосновения человека происходят очень редко. Достаточно сказать, что из всех случаев электропоражений с тяжелым исходом на долю одновременных прикосновений к двум фазам приходится от 3 до 10%.

Однофазное прикосновение. В 90—97% случаев, повлекших тяжелые электропоражения, имело место прикосновение к одной фазе,. Однако прикосновение к одной фазе является значительно менее опасным, чем двухфазное прикосновение. Объясняется это тем, что при однофазном прикосновении напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в =1,73 раза. Соответственно меньше оказывается и ток, протекающий через тело человека. Кроме того, на величину этого тока влияет также режим нейтрали источника тока, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Нейтрали генераторов и трансформаторов могут быть выполнены либо глухозаземленными, либо изолированными от земли. Глухозаземленной называется нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформаторы тока и т. д.). Изолированной называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (например, компенсационные катушки, трансформаторы напряжения и т. д.).

На рис. 6, б и в показаны схемы электрических сетей с заземленной и изолированной нейтралью.

Однофазное прикосновение в сети с глухозаземленной нейтралью. При таком прикосновении (рис. 6, б) ток, протекающий через тело человека, определяется фазовым напряжением сети , сопротивлением тела R ч, сопротивлением R п пола и почвы на участке от ступней ног до заземляющего устройства, сопротивлением обуви R o б и сопротивлением заземления нейтрали источника тока R 0:

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай. Предположим, что человек, прикоснувшийся к одной фазе, стоит на сыром грунте или на проводящем (металлическом или земляном) полу; его обувь также проводящая — сырая или имеет металлические гвозди. Следовательно, можно принять R п = 0 и R об = 0.

Поскольку сопротивление заземления нейтрали R 0 , как правило, равно 4 Ом, им без ущерба для точности подсчета можно пренебречь. В результате формула примет вид .

При линейном напряжении U л = 380 В через тело человека будет протекать ток, равный

Такой ток опасен для жизни.

Если же человек стоит на изолирующем полу (например, из метлахской плитки) в непроводящей обуви (например, резиновой), то, принимая R п = 120 000 Ом и R об = 100 000 Ом, получим

Такой ток безопасен для человека.

В действительности незагрязненные полы из метлахской плитки и резиновая обувь обладают значительно большим сопротивлением по сравнению с принятыми нами, т. е. ток, протекающий через человека, будет еще меньше.

Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью. При однофазном прикосновении человека в сети, имеющей изолированную нейтральную точку (рис. 6, б), ток проходит от места контакта через тело человека, затем через обувь, пол, землю и несовершенную изоляцию проводов к двум другим фазам и далее к источнику электроэнергии. Величина тока, проходящего через тело человека, в этом случае равна

где R из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли в Ом.

В наиболее неблагоприятном случае, когда человек стоит на проводящем полу и имеет проводящую обувь, т. е. при R п = 0 и R об = 0, формула значительно упростится:

При U л = 380 В и R из = 500 000 Ом получим

Этот ток значительно меньше тока (0,22 А), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Если же принять R п = 120 000 Ом и R oб = 100 000 Ом, то ток будет еще меньше:

Следовательно, в сети с изолированной нейтралью условия безопасности находятся в прямой зависимости не только от сопротивления пола и обуви, но и от сопротивления изоляции проводов относительно земли: чем лучше изоляция, тем меньше сила тока, протекающего через человека. В сети с заземленной нейтралью положительная роль изоляции проводов практически полностью утрачена.

Таким образом, при прочих равных условиях однофазное прикосновение человека в сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью, и, следовательно, система с изолированной нейтралью при нормальном состоянии изоляции менее опасна для человека, чем система с глухим заземлением нейтрали. Однако в линии такой системы может длительное время существовать незамеченное персоналом замыкание одной из фаз на землю. Если в это время человек прикоснется к проводу одной из двух других фаз, то окажется под полным линейным напряжением сети, что равносильно двухфазному прикосновению.

Общие требования обустройстве электросетей. Согласно Правилам устройства электроустановок в четырехпроводных сетях переменного тока и трехпроводных сетях постоянного тока выполняют глухое заземление нейтрали. Сети с изолированной нейтралью применяют при повышенных требованиях безопасности с обязательным устройством контроля изоляции сети и целости пробивных предохранителей силовых трансформаторов, позволяющих персоналу быстро обнаружить замыкание на землю, либо с устройством автоматического отключения участков, получивших замыкание на землю.

Опасность воздействия емкостного тока. В связи с тем, что каждая электрическая установка имеет емкость, необходимо учитывать также ее опасное влияние и возможное поражение током. Выше было сказано, что наименьшую опасность представляет однофазное прикосновение в системе с изолированной нейтралью при наличии качественной изоляции фаз. Однако даже в случае идеальной изоляции поражение током возможно и зависит от величины емкостного тока.

Емкость тока зависит от конструкции сети (воздушная или кабельная), напряжения и сечения проводов. При равных условиях (одинаково высоком напряжении, например, в 10 кВ) емкость жилы подземного кабеля среднего сечения относительно земли значительно больше емкости одной фазы относительно земли воздушной линии (соответственно, 0,2*10 -6 Ф/км и 0,0045*10 -6 ÷ 0,005 X 10 -6 Ф/км).

Предположим, что изоляция сети находится в таком хорошем состоянии, что токами утечки через изоляцию можно пренебречь, но сеть имеет некоторую емкость по отношению к земле. Для рассматриваемого случая схема прикосновения человека к одной фазе и образования цепи движения токов утечки через емкость показана на рис. 6, г.

Общее выражение для емкостного тока, протекающего через тело человека, будет

где jχ c — емкостное сопротивление одной фазы, выраженное в символической форме (здесь χ c = 1/(ω*C)—реактивное сопротивление емкости, где ω = 2πf— угловая частота переменного тока; f — частота тока в Гц; С—емкость фазы по отношению к земле в Ф).

Если взять модуль полного сопротивления, то ток, протекающий через тело человека:

При значительной емкости сети, которая имеет место в разветвленных и протяженных кабельных сетях, величина тока, протекающего через тело человека, может оказаться опасной для жизни. В таких случаях электрические системы с изолированной нейтралью в отношении безопасности полностью теряют преимущества перед системами с заземленной нейтралью и их следует рассматривать как равноценные. Но для сетей малой и средней протяженности однофазное прикосновение менее опасно для систем с изолированной нейтралью.

Опасность шаговых напряжений. Опасность поражения током может возникнуть вблизи места перехода тока

Рис. 7.

в землю с упавшего фазного провода. В зоне растекания токов (рис. 7) человек подвергается воздействию шаговых напряжений, т. е. напряжений, обусловленных, током замыкания на землю между точками почвы, отстоящими друг от друга в зоне растекания токов на расстоянии шага. Опасность поражения в этом случае увеличивается при сокращении расстояния между человеком и местом замыкания на землю и увеличении ширины шага.

Сила тока однофазного замыкания на землю I з может быть определена по формуле величина шагового напряжения U ш по формуле

где R 0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали в Ом;

R p — сопротивление растеканию тока в месте замыкания фазного провода на землю в Ом;

ρ - удельное сопротивление грунта в Ом*см;

а — длина шага в см;

х — расстояние от места замыкания фазного провода до места измерения напряжения в см.

Определим величину шагового напряжения, воздействию которого подвергается стоящий на земле человек, если произошло замыкание на землю в сети напряжением 330/220 В с заземленной нейтралью. Сопротивление рабочего заземления R 0 = 4 Ом. Сопротивление растеканию тока в месте замыкания R р = 12 Ом (это соответствует наименьшему значению сопротивления, за исключением случая замыкания на металлическую конструкцию большой протяженности). Человек находится на расстоянии х = 4 м от точки замыкания. Величина шага а = 0,8 м. Удельное сопротивление, грунта растеканию тока ρ = 3*10 4 Ом*см.

Первоначально определим силу тока замыкания на землю а затем величину шагового напряжения

Параметры тока, проходящего через человека при воздействии шагового напряжения, зависят, кроме того, от сопротивлений опорной поверхности ног и обуви. Защитное действие оказывает обувь, обладающая хорошими изоляционными свойствами, например, резиновая.

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!

Работа с электрическим током требует особой осторожности: электрический ток поражает внезапно, когда человек оказывается включенным в цепь прохождения тока.

Причины поражения электрическим током:

прикосновение к токоведущим частям, оголенным проводам, контактам электроприборов, рубильников, ламповых патронов, предохранителей, находящихся под напряжением;
прикосновение к частям электрооборудования, металлическим конструкциям сооружений и т.п., в обычном состоянии не находящихся, но в результате повреждения (пробоя) изоляции оказавшихся под напряжением:
нахождение вблизи места соединения с землей оборванного провода электросети;
нахождение в непосредственной близости от токоведущих частей, находящихся под напряжением выше 1000 В;
прикосновение к токоведущей части и мокрой стене или металлической конструкции, соединенной с землей;
одновременное прикосновение к двум проводам или другим токоведущим частям, которые находятся под напряжением;
несогласованные и ошибочные действия персонала (подача напряжения на установку, где работают люди; оставление установки под напряжением без надзора; допуск к работам на отключенном электрооборудовании без проверки отсутствия напряжения и т.д.).

Опасность поражения электрическим током отличается от других производственных опасностей тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить ее на расстоянии. Часто эта опасность обнаруживается слишком поздно, когда человек уже оказался под напряжением.

Поражающее действие электрического тока

На живую ткань носит разносторонний характер. Проходя через тело человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве и повреждении кровеносных сосудов; электролитическое — в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает нарушение ее состава, а также ткани в целом; механическое - в расслоении, разрыве тканей организма: биологическое - в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биологических процессов. Например, взаимодействуя с биотоками организма, внешний ток может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и вызвать непроизвольные сокращения мышц.

Рис. Классификация и виды электрических травм

Существуют три основных вида поражения электрическим током:

электрические травмы;
электрические удары;
электрический шок.

Электрическая травма

Электрическая травма - местное поражение тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, поражение глаз воздействием на них электрической дуги (электроофтальмия), механические повреждения.

Электрический ожог — это повреждения поверхности тела или внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновений к токоведущей части. Токовый ожог — следствие преобразования электрической энергии в тепловую; как правило, это ожог кожи, так как кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела.

Токовые ожоги возникают при работе на электроустановках относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ) и являются в большинстве случаев ожогами I или II степени; впрочем, иногда возникают и тяжелые ожоги.

При более высоких напряжениях более высоких между токоведущей частью и телом человека или между токоведущими частями образуется электрическая дуга, которая и вызывает возникновение ожога другого вида — дугового.

Дуговой ожог обусловлен действием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500ºC) и большой энергией. Такой ожог возникает обычно при электроустановках высокого напряжения и носит тяжелый характер — III или IV степени.

Состояние пострадавшего зависит не столько от степени ожога, сколько от площади поверхности тела, пораженной ожогом.

Электрические знаки — это поражения кожи в местах соприкосновения с электродами круглой или эллиптической формы, серого или бело-желтого цвета с резко очерченными гранями диаметром 5-10 мм. Они вызываются механическим и химическим действиями тока. Иногда появляются спустя некоторое время после прохождения электрического тока. Знаки безболезненны, вокруг них не наблюдается воспалительных процессов. В месте поражения появляется припухлость. Небольшие знаки заживают благополучно, при больших размерах знаков часто происходит омертвение тела (чаще рук).

Электрометаллизация кожи — это пропитывание кожи мельчайшими частицами металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока, например при горении дуги. Поврежденный участок кожи приобретает жесткую шероховатую поверхность, а пострадавший испытывает ощущение присутствия инородного тела в месте поражения. Исход поражения, как и при ожоге, зависит от площади пораженного тела. В большинстве случаев металлизированная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и следов не остается.

Электрометаллизация может произойти при коротких замыканиях, отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой.

Электроофтальмия — это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее под воздействием мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при образовании электрической дуги (короткое замыкание), которая интенсивно излучает не только видимый свет, но и ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электроофтальмия обнаруживается спустя 2-6 ч после ультрафиолетового облучения. При этом наблюдаются покраснение и воспаление слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает сильную головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся при свете, у него возникает так называемая светобоязнь.

В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаза и нарушается ее прозрачность, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживается зрачок. Болезнь продолжается обычно несколько дней.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков с обычными стеклами, которые плохо пропускают ультрафиолетовые лучи и защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей.

Электрический удар

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через них электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

Степень отрицательного воздействия этих явлений на организм может быть различна. Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. При токах, превышающих 10-15 мА, человек не способен самостоятельно освободиться от токоведущих частей и действие тока становится длительным (неотпускающий ток). При токе, равном 20-25 мА (50 Гц), человек начинает испытывать затруднение дыхания, которое усиливается с ростом тока. При действии такого тока в течение нескольких минут наступает удушье. При длительном воздействии токов величиной несколько десятков миллиампер и времени действия 15-20 с могут наступить паралич дыхания и смерть. Токи величиной 50-80 мА приводят к фибрилляции сердца, т.е. беспорядочному сокращению и расслаблению мышечных волокон сердца, в результате чего прекращается кровообращение и сердце останавливается. Действие тока величиной 100 мА в течение 2-3 с приводит к смерти (смертельный ток).

При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3-4 раза менее опасен, чем переменный частотой 50 Гц; при напряжениях 400-500 В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного.

Наиболее опасен ток промышленной частоты (20-100 Гц). Снижение опасности действия тока на живой организм заметно сказывается при частоте 1000 Гц и выше. Токи высокой частоты, начиная от сотен килогерц, вызывают только ожоги, не поражая внутренних органов. Это объясняется тем, что такие токи не способны вызывать возбуждение нервных и мышечных тканей.

В зависимости от исхода поражения электрические удары могут быть условно разделены на четыре степени:

I — судорожное сокращение мышц без потери сознания;
II — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;
III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);
IV — клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.

Клиническая смерть - это переходный период от жизни к смерти, наступающий в момент прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет.

Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга. В большинстве случаев она составляет 4-5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, в частности от электрического тока. — 7-8 мин.

Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Работа сердца может прекратиться в результате или прямого воздействия тока на мышцу сердца, или рефлекторного действия, когда сердце не подвержено прямому воздействия тока. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция.

Токи, которые вызывают фибрилляцию сердца, называются фибрилляциоиными , а наименьший из них —

Фибрилляция обычно продолжается недолго и сменяется полной остановкой сердца.

Прекращение дыхания вызывается непосредственным, а иногда рефлекторным действием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Как при параличе дыхания, так и при параличе сердца функции органов самостоятельно не восстанавливаются, необходимо оказание первой помощи (искусственное дыхание и массаж сердца). Кратковременное действие больших токов не вызывает ни паралича дыхания, ни фибрилляции сердца. Сердечная мышца при этом резко сокращается и остается в таком состоянии до отключения тока, после чего продолжает работать.

Электрический шок

Электрический шок — своеобразная реакция нервной системы организма в ответ на сильное раздражение электрическим током: расстройство кровообращения, дыхания, повышение кровяного давления.

Шок имеет две фазы:

I — фаза возбуждения;
II — фаза торможения и истощения нервной системы.

Во второй фазе учащается пульс, ослабевает дыхание, возникают угнетенное состояние и полная безучастность к окружающему при сохранившемся сознании. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, после чего наступает легальный исход.

Параметры, определяющие тяжесть поражения электрическим током

Основными факторами, определяющими степень поражения электрическим током, являются: сила тока, протекающего через человека, частота тока, время воздействия и путь протекания тока через тело человека.

Сила тока

Протекание через организм переменного тока промышленной частоты (50 Гц), широко используемого в промышленности и в быту, человек начинает ощущать при силе тока 0,6...1,5 мА (мА — миллиампер равен 0,001 А). Этот ток называют пороговым ощутимым током.

Большие токи вызывают у человека болезненные ощущения, которые с увеличением тока усиливаются. Например, при токе 3...5 мА раздражающее действие тока ощущается всей кистью, при 8... 10 мА — резкая боль охватывает всю руку и сопровождается судорожными сокращениями мыши кисти и предплечья.

При 10... 15 мА судороги мышц руки становятся настолько сильными, что человек не может их преодолеть и освободиться от проводника тока. Такой ток называется пороговым неотпускающим током.

При токе величиной 25...50 мА происходят нарушения в работе легких и сердца, при длительном воздействии такого тока может произойти остановка сердца и прекращение дыхания.

Начиная с величины 100 мА протекание тока через человека вызывает фибрилляцию сердца — судорожные неритмичные сокращения сердца; сердце перестает работать как насос, перекачивающий кровь. Такой ток называется пороговым фибрилляционным током. Ток более 5 А вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Величина тока, протекающего через тело человека (I ч), зависит от напряжения прикосновения U пp и сопротивления тела человека

R ч: I ч = U пр / R ч

Сопротивление тела человека — величина нелинейная, зависящая от многих факторов: сопротивления кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.д.): величины тока и приложенного напряжения; длительности протекания тока.

Наибольшим сопротивлением обладает верхний роговой слой кожи:

при снятом роговом слое R ч = 600-800 Ом;
при сухой неповрежденной коже R ч = 10-100 кОм;
при увлажненной коже R ч = 1000 Ом.

Сопротивление тела человека (R 4) в практических расчетах принимается равным 1000 Ом. В реальных условиях сопротивление тела человека — величина непостоянная и зависит от ряда факторов.

С ростом тока, проходящего через человека, его сопротивление уменьшается, так как при этом увеличиваются нагрев кожи и потоотделение. По этой же причине снижается R 4 с увеличением длительности протекания тока. Чем выше приложенное напряжение, тем больше ток, проходящий через тело человека I ч, тем быстрее снижается сопротивление кожи.

С ростом напряжения сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, следовательно, уменьшается и сопротивление тела в целом; оно приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т.е. к своему наименьшему значению (300-500 Ом). Это можно объяснить электрическим пробоем слоя кожи, который происходит при напряжении 50-200 В.

Загрязнение кожи различными веществами, особенно хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, ока-чина и т.п.), снижает ее сопротивление.

Сопротивление разных участков тела человека не одинаково. Объясняется это различной толщиной рогового слоя кожи, неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела и неодинаковой степенью наполнения сосудов кожи кровью. Поэтому величина сопротивления тела зависит от места приложения электродов. Действие тока на организм усиливается при замыкании контактов в акупунктурных точках (зонах).

На исход электротравм влияют и условия окружающей среды (температура, влажность). Повышенная температура, влажность повышают опасность поражения электрическим током. Чем ниже атмосферное давление, тем выше опасность поражения.

Психическое и физическое состояние человека также оказывает влияние на тяжесть поражения электрическим током. При заболеваниях сердца, щитовидной железы и т.п. человек подвергается более сильному поражению при меньших значениях тока, так как в этом случае уменьшается электрическое сопротивление тела человека и общая сопротивляемость организма внешним раздражениям. Отмечено, например, что у женщин пороговые значения токов примерно в 1.5 раза ниже, чем у мужчин. Это объясняется более слабым физическим развитием женщин. При применении спиртных напитков сопротивление тела человека снижается так же, как и сопротивляемость его организма и внимание.

Частота тока

Наиболее опасен ток промышленной частоты — 50 Гц. Постоянный ток и ток больших частот менее опасен, и пороговые значения для него больше. Так, для постоянного тока:

пороговый ощутимый ток — 3...7 мА;
пороговый неотпускающий ток — 50...80 мА;
фибрилляционный ток — 300 мА.

Путь протекания тока

Важное значение имеет путь прохождения электрического тока через тело человека. Установлено, что ткани разных частей человеческого тела имеют различные удельные сопротивления. При прохождении тока через тело человека наибольшая часть тока проходит по пути наименьшего сопротивления, главным образом вдоль кровеносных и лимфатических сосудов. Различают 15 путей тока в теле человека. Наиболее частые: рука — рука; правая рука — ноги; левая рука — ноги; нога — нога; голова — ноги: голова — руки.

Наиболее опасным является путь тока вдоль тела, например от руки к ноге или через сердце, голову, спинной мозг человека. Однако известны смертельные поражения, когда ток проходил по пути «нога — нога» или «рука — рука».

Вопреки установившемуся мнению наибольшая величина тока через сердце оказывается не по пути «левая рука — ноги», а по пути «правая рука — ноги». Это объясняется тем, что большая часть тока входит в сердце по продольной его оси, лежащей по пути «правая рука — ноги».

Рис. Характерные пути тока в теле человека

Время воздействия электрического тока

Чем продолжительнее протекает ток через человека, тем он опаснее. При протекании электрического тока через человека в месте контакта с проводником верхний слой кожи (эпидермис) быстро разрушается, электрическое сопротивление тела уменьшается, ток возрастает, и отрицательное действие электротока усугубляется. Кроме того, с течением времени растут (накапливаются) отрицательные последствия воздействия тока на организм.

Определяющую роль в поражающем действии тока играет величина силы электрического тока , протекающего через организм человека. Электрический ток возникает тогда, когда создается замкнутая электрическая цепь, в которую оказывается включенным человек. По закону Ома сила электрического тока / равна электрическому напряжению (/, деленному на сопротивление электрической цепи R :

Таким образом, чем больше напряжение, тем больше и опаснее электрический ток. Чем больше электрическое сопротивление цепи, тем меньше ток и опасность поражения человека.

Электрическое сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех участков, составляющих цепь (проводников, пола, обуви и др.). В общее электрическое сопротивление обязательно входит и сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже может изменяться в довольно широких пределах — от 3 до 100 кОм (1 кОм = 1000 Ом), а иногда и больше. Основной вклад в электрическое сопротивление человека вносит наружный слой кожи — эпидермис, состоящий из ороговевших клеток. Сопротивление внутренних тканей тела небольшое — всего лишь 300...500 Ом. Поэтому при нежной, влажной и потной коже или повреждении эпидермиса (ссадины, раны) электрическое сопротивление тела может быть очень небольшим. Человек с такой кожей наиболее уязвим для электрическою тока. У девушек более нежная кожа и тонкий слой эпидермиса, нежели у юношей; у мужчин, имеющих мозолистые руки, электрическое сопротивление тела может достигать очень больших величин, и опасность их поражения электротоком снижается. В расчетах на электробезопасность обычно принимают величину сопротивления тела человека, равную 1000 Ом.

Электрическое сопротивление изоляции проводников тока, если она не повреждена, составляет, как правило, 100 и более килоом.

Электрическое сопротивление обуви и основания (пола) зависит от материала, из которого сделано основание и подошва обуви, и их состояния — сухие или мокрые (влажные). Например, сухая подошва из кожи имеет сопротивление примерно 100 кОм, влажная подошва — 0,5 кОм; из резины соответственно 500 и 1,5 кОм. Сухой асфальтовый пол имеет сопротивление около 2000 кОм, мокрый — 0,8 кОм; бетонный соответственно 2000 и 0,1 кОм; деревянный — 30 и 0,3 кОм; земляной — 20 и 0,3 кОм; из керамической плитки — 25 и 0,3 кОм. Как видим, при влажных или мокрых основаниях и обуви значительно возрастает электроопасность.

Поэтому при пользовании электричеством в сырую погоду, особенно на воде, необходимо соблюдать особую осторожность и принимать повышенные меры обеспечения электробезопасности.

Для освещения, бытовых электроприборов, большого количества приборов и оборудования на производстве, как правило, используется напряжение 220 В. Существуют электросети на 380, 660 и более вольт; во многих технических устройствах применяются напряжения в десятки и сотни тысяч вольт. Такие технические устройства представляют исключительно высокую опасность. Но и значительно меньшие напряжения (220, 36 и даже 12 В) могут быть опасными в зависимости от условий и электрического сопротивления цепи R.