Обновлено: 05.07.2024

Опасно ли прикосновение к проводу, находящемуся под напряжением? Безусловно, да. По статистике ежегодно от поражений током умирает около 30 000 человек. Цифры устрашающие. Но почему так происходит и провода бьют током? Попробуем разобраться.

Проводники и изоляторы

Для начала вспомним, что электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц – электронов или ионов.

Все природные и подавляющее число искусственных материалов делятся на изоляторы и проводники (есть еще полупроводники, но о них речь идти не будет). В изоляторах связь электронов с ядрами в атомах очень прочная, поэтому в них свободных заряженных частиц мало. В результате такие материалы не проводят электрический ток.

С проводниками ситуация другая. В их структуре электроны легко могут покинуть ядро и стать свободными. В толще материала они перемещаются хаотически, но при подключении к источнику питания начинают двигаться в одном направлении. Так и возникает электрический ток.

Электроны двигаются в проводнике достаточно медленно: их максимальная скорость примерно 1 мм/с. При этом большинство из нас уверено, что ток по проводнику распространяется мгновенно. Дело в том, что свободных электронов очень много и они рассредоточены по всей длине провода. При включении источника питания (создании разности потенциалов) части из них нужно преодолеть практически ничтожное расстояние, чтобы замкнуть цепь. Поэтому, например, лампа в светильнике зажигается мгновенно после включения выключателя.

Заменять своим телом проводник крайне опасно

Электрическое сопротивление

Проводники хорошо проводят электрический ток, но при этом все равно оказывают ему определенное сопротивление. Электроны во время движения встречают другие электроны или атомы, сталкиваются с ними и теряют часть своей энергии. Она не исчезает бесследно, а выделяется в виде теплоты (на самом деле процесс несколько сложнее, но мы его сознательно упростили). Отсюда возникает две прямых зависимости:

1. Чем больше электронов проходит через проводник (то есть чем больше ток), тем больше энергии ему передается и тем сильнее он нагревается. Чтобы нивелировать этот эффект, нужно увеличить сечение провода.
2. Чем выше сопротивление проводника, тем хуже он проводит ток и сильнее нагревается.

Сопротивление человеческого тела

Человеческое тело обладает электрическим сопротивлением. Чем оно выше, тем меньший ток через него может пройти и тем ниже опасность поражения. Одновременно чем выше сопротивление, тем больше вырабатывается тепла при прохождении тока, что может привести к электроожогам.

Сопротивление человеческого тела не является постоянной величиной. Наибольший показатель имеет кожа, а наименьший – спинно-мозговая жидкость. В сухом и незагрязненном состоянии наружный слой кожи вообще является диэлектриком.

В реальных условиях сопротивление тела зависит от нескольких факторов:

• физиологических особенностей (ток проникает в организм человека через каналы потовых желез кожного покрова, поэтому проводимость тела зависит от их количества и интенсивности деятельности);
• температуры и влажности воздуха;
• пола человека (так, у мужчин толщина кожи, а значит и сопротивление, выше);
• возраста (с возрастом толщина кожи и сопротивление увеличиваются);
• состояния кожи (раны, пыль, влага уменьшают ее сопротивление).

Более того, у одного и того же человека сопротивление на разных участках кожи заметно различается. Например, ладони рук имеют показатель в 2–3 раза больший, чем их тыльная сторона.

Что происходит при контакте человека с проводником

При контакте человека с проводником, находящимся под напряжением, через его тело начинает течь ток. Его величина зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела. Здесь возможны разные варианты:

1. Прикосновение к одной фазе. Такое может произойти, если стоять на земле и одной частью тела коснуться провода или электроустановки, находящейся под напряжением. В этом случае имеется разность потенциалов между проводом или электроустановкой и землей, а человек замыкает цепь, через которую пойдет ток. В нее будет включено не только тело, но и одежда, обувь и опора, на которой он стоит. В такой ситуации сопротивление обуви и опоры играет жизненно важную роль. Например, сухая кожаная подошва имеет сопротивление 100 кОм, а такая же резиновая уже 500 кОм. Что касается опоры, то наибольший показатель у сухого бетона (2 Мом), а наименьший – у металла (0 Ом).

Красным пунктиром показан путь тока при прикосновении к проводнику под напряжением

2. Прикосновение к двум фазам. В этом случае сопротивление обуви или опоры не играют никакой роли. Человек может стоять на изолированном основании, но при одновременном прикосновении к двум проводникам однофазной сети или двум фазам трехфазной сети через его тело потечет ток. Несколько ограничить его величину может сухая одежда, но полностью избежать последствий не удастся.

Красным пунктиром показан путь тока при прикосновении к двум фазам трехфазной сети (слева) или двум проводникам однофазной сети (справа)

3. Возможен и третий вариант, когда ток идет по земле. Такое происходит, например, при обрыве провода. В этом случае между ступнями ног возникает шаговое напряжение и ток тоже может пойти через тело человека. В такой ситуации чем выше сопротивление обуви, ниже сопротивление опоры и меньше расстояние между стопами ног, тем меньше вероятность поражения током.

Так пойдет ток при возникновении шагового напряжения

Как действует ток на человека

Интересным фактом является то, что человеческое тело само функционирует благодаря электрическим сигналам слабой мощности. С их помощью передаются нервные импульсы и контролируется работа всех мышц. Например, электрокардиограмма – это фиксация электрического тока, проходящего через сердце.

Поражение электрическим током может вызвать последствия трех видов:

1. Электролитические. В этом случае изменяется физико-химический состав крови или других органических жидкостей.
2. Термические. Такие последствия сопровождаются нарушением функциональности внутренних органов, перегреванием кровеносных сосудов или появлением ожогов.
3. Биологические. В этом случае теряется контроль над мышцами, что приводит к их спазмам и непроизвольным сокращениям. В результате сложно оторвать руку от провода. Самым опасным является нарушение работы сердечных мышц.

Какой ток опасен для человека

При воздействии электрического тока определяющим фактором является его сила. Так, ток менее 1 мА человек вообще не ощущает. При его возрастании до 10 мА появляются неприятные ощущения и болезненные сокращения мышц. Если ток увеличить до 80 мА, затрудняется дыхание, а при 100 мА нарушается сердечный ритм. Показатель в 200 мА способен остановить дыхание и вызвать сильные ожоги.

Заключение

Из всего сказанного важно усвоить одно: прикосновение к проводнику под напряжением опасно, если человек замыкает цепь, имеющую разность потенциалов. В качестве наглядного примера приведем следующий: птицы спокойно могут сидеть даже на высоковольтных проводах. Ток через их тело пойдет только в том случае, если они коснутся земли или второго провода и появится разность потенциалов.

Поражение электрическим током происходит в результате прямого или косвенного прикосновения, а также недопустимого приближения человека к металлическим частям, находящимся или оказавшимся под напряжением.

Прямым называется прикосновение к неизолированным токоведущим частям, нормально находящимся под напряжением (оголенные провода, шины, клеммы, контакты и т. п.). Прикосновения к нетоковедущим, но токопроводяшим (металлическим) частям оборудования, инструмента или инженерных сооружений, оказавшихся под напряжением, относятся к косвенным.

Прямые прикосновения случаются, как правило, по вине человека – самого пострадавшего либо должностного лица, не обеспечившего безопасность. Косвенные прикосновения происходят из-за пробоя изоляции по тем или иным причинам, не связанным с действиями пострадавшего,

и могут рассматриваться как отказ техники.

Условия поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновениях определяются видом и параметрами электрической сети, типом прикосновения, применяемыми способом и средствами защиты, классом опасности помещения (условий работ) и степенью изоляции человека от земли (под землёй понимается точка почвы с нулевым потенциалом).

Прямые прикосновения к токоведущим частям могут быть однополюсными и двухполюсными.

При двухполюсном прикосновении человек, изолированный от земли, двумя руками или головой и одной рукой касается неизолированных проводов разных фаз или фазного и нулевого провода (рис. 19б; 6б).

Наиболее опасными являются двухполюсные прикосновения во всех видах сетей, при которых человек попадает под линейное напряжение.

Однополюсные прикосновения во всех сетях с глухозаземленной нейтралью также опасны. В сетях с изолированной нейтралью вследствие очень большого сопротивления между фазами и землёй величина тока, проходящего через человека, при однополюсном прикосновении будет малой, равной величине тока утечки, и поражения не произойдёт. В этом отношении сети IT более безопасны, чем сети ТТ и TN.

Косвенные прикосновения являются однополюсными. По опасности поражения они соответствуют прямым однополюсным прикосновениям.

Величина тока, протекающего через человека при косвенном прикосновении, зависит от напряжения прикосновения. Для человека, стоящего на земле и касающегося заземлённого оборудования, тело которого оказалось под напряжением, таким напряжением прикосновения будет являться разность потенциалов руки и ноги.

Рис. 19. Трехфазные электрические сети с изолированной нейтралью:
а) однополюсное прикосновение; б) двухполюсное прикосновение;
r_А, r_B, r_C, C_A, С_В, С_С – соответственно омические и емкостные сопротивления изоляции фаз С, В, А относительно земли; I_ч – ток, протекающий через человека

Потенциал руки Ф_р равен фазному потенциалу, так как в результате пробоя изоляции фазы появилось напряжение на корпусе. Потенциал ноги Ф_н определяется потенциалом точки грунта в поле растекания тока в земле, на которой находится человек (рис. 21).

Тогда напряжение прикосновения U_np, В, определится по выражению

где I_з – ток, стекающий через заземлитель, А; r – удельное сопротивление грунта, Ом·м; r – радиус заземлителя, м; c – расстояние от человека, стоящего на грунте, до заземлителя, м.

Рис. 20. Трехфазные электрические сети с изолированной нейтралью:
а) однополюсное прикосновение; б) двухполюсное прикосновение; C, В, A, N – фазы;
I_ч – ток, протекающий через человека; R₀ – сопротивление заземлителя
в центральной точке трансформатора на подстанции

При пробое изоляции на корпус установки, присоединённой к заземлителю, обрыве и падении находящегося под напряжением фазного провода на землю потенциалы земной поверхности или токопроводящего пола приобретают повышенные значения. Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя или фазы, имеет точка земли, расположенная непосредственно над заземлителем или в месте касания упавшего провода с землёй. По мере удаления от этой точки в любую сторону потенциалы точек земной поверхности снижаются по закону, близкому к гиперболическому (рис. 22).

Рис. 21. Напряжение прикосновения к заземлённым нетоковедущим частям,
оказавшимся под напряжением: I – потенциал растекания тока в грунте,
II – напряжение прикосновения, R₃ – сопротивление заземлителя,
U_пр1, U_пр2, U_пр3 – напряжения прикосновения, U₃ – напряжение заземлителя

Рис. 22. Напряжение шага: U_ш1, U_ш2 – напряжение шага,
U₃ – напряжение заземлителя, c – расстояние от заземлителя
до ближайшей точки касания человеком поверхности земли, а – ширина шага

На расстоянии 20 метров от заземлителя зона растекания тока заканчивается – потенциалы земли имеют нулевое значение.

Человек, двигаясь от периметра зоны растекания к центру, одновременно касается двух точек земли с разными потенциалами. Напряжение шага U_ш, В, определяется по формуле (9):

U_ш = Ф_за/r (c 2 + аc), (9)

где Ф_з – потенциал заземлителя (провода); а – ширина шага, м (для взрослого человека – 0,8 м); r – радиус заземлителя (провода), м; c – расстояние от заземлителя до ближней точки касания человеком поверхности земли, м.

Напряжение шага зависит от трёх факторов: потенциала заземлителя; расстояния от человека до заземлителя (при удалении от заземлителя напряжение уменьшается, обращаясь в нуль за пределами зоны растекания) и ширины шага (чем она больше, тем больше напряжение). Опасность воздействия напряжения шага на человека заключается в том, что при протекании тока возникают судороги мышц ног, которые могут привести к падению человека на землю. При этом изменяется путь тока в теле (возникает большая петля) и увеличивается напряжение шага из-за увеличения расстояния между точками контакта человека с землёй. Эти факторы могут вызвать тяжёлое поражение организма электрическим током.

Все помещения, в которых используются электроприборы и производятся работы, в отношении опасности поражения людей электрическим током подразделяются на следующие категории: без повышенной опасности; с повышенной опасностью; особо опасные.

Для помещений с повышенной опасностью характерно наличие одного из следующих признаков:

– сырости, когда относительная влажность воздуха длительное время превышает 75 %;

– длительно высокой (более 30 °С) температуры;

– токопроводящей пыли, когда по условиям производства выделяется технологическая пыль, снижающая сопротивление изоляции проводов, электрических машин и других электроприёмников; токопроводящего пола (земляного, металлического, железобетонного и др.);

– возможности одновременного прикосновения работника к металлическим корпусам оборудования и заземлённым металлоконструкциям.

Особо опасные помещения характеризуются особой сыростью, когда влажность воздуха близка к 100 %, а потолок, стены, пол и поверхности оборудования покрыты влагой; химически активной средой, которая разрушает изоляцию проводов и электрооборудования; наличием двух и более факторов повышенной опасности.

Работы вне помещений (на открытом воздухе, под навесом, за сетчатым ограждением) приравнивают по опасности поражением электрическим током к работам в особо опасных помещениях. К категории особо опасных относят и работы с электрооборудованием (электроинструментом) в металлических замкнутых пространствах с ограниченной возможностью выхода (баки большой ёмкости, канализационные и водопроводные колодцы; смотровые канавы на предприятиях автотранспорта и т. д.).

Степень изоляции человека от земли определяется переходным сопротивлением от тела к земле, включающим сопротивление обуви и пола. Сопротивление обычной рабочей обуви, которая в большинстве случаев загрязнена токопроводящими веществами, имеет металлические крепители подошвы или внедренные в неё частицы металлической стружки, мало и почти не снижает ток замыкания на землю. Электрическое сопротивление пола зависит от материала покрытия и его состояния. Например, сухое деревянное покрытие имеет сопротивление до 15 МОм (15 –106 Ом), а увлажнённое – в 1000 раз меньше; бетонный пол в неотапливаемых помещениях с повышенной влажностью – до 300 Ом; железобетонный пол с выступающей армирующей сеткой или бетонный, загрязнённый охлаждающей жидкостью и металлической стружкой, – всего 8 – 90 Ом.

Поражение электрическим током происходит в результате прямого или косвенного прикосновения, а также недопустимого приближения человека к металлическим частям, находящимся или оказавшимся под напряжением.

Прямым называется прикосновение к неизолированным токоведущим частям, нормально находящимся под напряжением (оголенные провода, шины, клеммы, контакты и т. п.). Прикосновения к нетоковедущим, но токопроводяшим (металлическим) частям оборудования, инструмента или инженерных сооружений, оказавшихся под напряжением, относятся к косвенным.

Прямые прикосновения случаются, как правило, по вине человека – самого пострадавшего либо должностного лица, не обеспечившего безопасность. Косвенные прикосновения происходят из-за пробоя изоляции по тем или иным причинам, не связанным с действиями пострадавшего,

и могут рассматриваться как отказ техники.

Условия поражения электрическим током при прямом и косвенном прикосновениях определяются видом и параметрами электрической сети, типом прикосновения, применяемыми способом и средствами защиты, классом опасности помещения (условий работ) и степенью изоляции человека от земли (под землёй понимается точка почвы с нулевым потенциалом).

Прямые прикосновения к токоведущим частям могут быть однополюсными и двухполюсными.

При двухполюсном прикосновении человек, изолированный от земли, двумя руками или головой и одной рукой касается неизолированных проводов разных фаз или фазного и нулевого провода (рис. 19б; 6б).

Наиболее опасными являются двухполюсные прикосновения во всех видах сетей, при которых человек попадает под линейное напряжение.

Однополюсные прикосновения во всех сетях с глухозаземленной нейтралью также опасны. В сетях с изолированной нейтралью вследствие очень большого сопротивления между фазами и землёй величина тока, проходящего через человека, при однополюсном прикосновении будет малой, равной величине тока утечки, и поражения не произойдёт. В этом отношении сети IT более безопасны, чем сети ТТ и TN.

Косвенные прикосновения являются однополюсными. По опасности поражения они соответствуют прямым однополюсным прикосновениям.

Величина тока, протекающего через человека при косвенном прикосновении, зависит от напряжения прикосновения. Для человека, стоящего на земле и касающегося заземлённого оборудования, тело которого оказалось под напряжением, таким напряжением прикосновения будет являться разность потенциалов руки и ноги.

Рис. 19. Трехфазные электрические сети с изолированной нейтралью:
а) однополюсное прикосновение; б) двухполюсное прикосновение;
r_А, r_B, r_C, C_A, С_В, С_С – соответственно омические и емкостные сопротивления изоляции фаз С, В, А относительно земли; I_ч – ток, протекающий через человека

Потенциал руки Ф_р равен фазному потенциалу, так как в результате пробоя изоляции фазы появилось напряжение на корпусе. Потенциал ноги Ф_н определяется потенциалом точки грунта в поле растекания тока в земле, на которой находится человек (рис. 21).

Тогда напряжение прикосновения U_np, В, определится по выражению

где I_з – ток, стекающий через заземлитель, А; r – удельное сопротивление грунта, Ом·м; r – радиус заземлителя, м; c – расстояние от человека, стоящего на грунте, до заземлителя, м.

Рис. 20. Трехфазные электрические сети с изолированной нейтралью:
а) однополюсное прикосновение; б) двухполюсное прикосновение; C, В, A, N – фазы;
I_ч – ток, протекающий через человека; R₀ – сопротивление заземлителя
в центральной точке трансформатора на подстанции

При пробое изоляции на корпус установки, присоединённой к заземлителю, обрыве и падении находящегося под напряжением фазного провода на землю потенциалы земной поверхности или токопроводящего пола приобретают повышенные значения. Наибольший потенциал, равный потенциалу заземлителя или фазы, имеет точка земли, расположенная непосредственно над заземлителем или в месте касания упавшего провода с землёй. По мере удаления от этой точки в любую сторону потенциалы точек земной поверхности снижаются по закону, близкому к гиперболическому (рис. 22).

Рис. 21. Напряжение прикосновения к заземлённым нетоковедущим частям,
оказавшимся под напряжением: I – потенциал растекания тока в грунте,
II – напряжение прикосновения, R₃ – сопротивление заземлителя,
U_пр1, U_пр2, U_пр3 – напряжения прикосновения, U₃ – напряжение заземлителя

Рис. 22. Напряжение шага: U_ш1, U_ш2 – напряжение шага,
U₃ – напряжение заземлителя, c – расстояние от заземлителя
до ближайшей точки касания человеком поверхности земли, а – ширина шага

На расстоянии 20 метров от заземлителя зона растекания тока заканчивается – потенциалы земли имеют нулевое значение.

Человек, двигаясь от периметра зоны растекания к центру, одновременно касается двух точек земли с разными потенциалами. Напряжение шага U_ш, В, определяется по формуле (9):

U_ш = Ф_за/r (c 2 + аc), (9)

где Ф_з – потенциал заземлителя (провода); а – ширина шага, м (для взрослого человека – 0,8 м); r – радиус заземлителя (провода), м; c – расстояние от заземлителя до ближней точки касания человеком поверхности земли, м.

Напряжение шага зависит от трёх факторов: потенциала заземлителя; расстояния от человека до заземлителя (при удалении от заземлителя напряжение уменьшается, обращаясь в нуль за пределами зоны растекания) и ширины шага (чем она больше, тем больше напряжение). Опасность воздействия напряжения шага на человека заключается в том, что при протекании тока возникают судороги мышц ног, которые могут привести к падению человека на землю. При этом изменяется путь тока в теле (возникает большая петля) и увеличивается напряжение шага из-за увеличения расстояния между точками контакта человека с землёй. Эти факторы могут вызвать тяжёлое поражение организма электрическим током.

Все помещения, в которых используются электроприборы и производятся работы, в отношении опасности поражения людей электрическим током подразделяются на следующие категории: без повышенной опасности; с повышенной опасностью; особо опасные.

Для помещений с повышенной опасностью характерно наличие одного из следующих признаков:

– сырости, когда относительная влажность воздуха длительное время превышает 75 %;

– длительно высокой (более 30 °С) температуры;

– токопроводящей пыли, когда по условиям производства выделяется технологическая пыль, снижающая сопротивление изоляции проводов, электрических машин и других электроприёмников; токопроводящего пола (земляного, металлического, железобетонного и др.);

– возможности одновременного прикосновения работника к металлическим корпусам оборудования и заземлённым металлоконструкциям.

Особо опасные помещения характеризуются особой сыростью, когда влажность воздуха близка к 100 %, а потолок, стены, пол и поверхности оборудования покрыты влагой; химически активной средой, которая разрушает изоляцию проводов и электрооборудования; наличием двух и более факторов повышенной опасности.

Работы вне помещений (на открытом воздухе, под навесом, за сетчатым ограждением) приравнивают по опасности поражением электрическим током к работам в особо опасных помещениях. К категории особо опасных относят и работы с электрооборудованием (электроинструментом) в металлических замкнутых пространствах с ограниченной возможностью выхода (баки большой ёмкости, канализационные и водопроводные колодцы; смотровые канавы на предприятиях автотранспорта и т. д.).

Степень изоляции человека от земли определяется переходным сопротивлением от тела к земле, включающим сопротивление обуви и пола. Сопротивление обычной рабочей обуви, которая в большинстве случаев загрязнена токопроводящими веществами, имеет металлические крепители подошвы или внедренные в неё частицы металлической стружки, мало и почти не снижает ток замыкания на землю. Электрическое сопротивление пола зависит от материала покрытия и его состояния. Например, сухое деревянное покрытие имеет сопротивление до 15 МОм (15 –106 Ом), а увлажнённое – в 1000 раз меньше; бетонный пол в неотапливаемых помещениях с повышенной влажностью – до 300 Ом; железобетонный пол с выступающей армирующей сеткой или бетонный, загрязнённый охлаждающей жидкостью и металлической стружкой, – всего 8 – 90 Ом.

Опасность поражения электрическим током

Как известно, человеческое тело является проводником электрического тока. Поэтому, при непосредственном соприкосновении человека с оголенными токоведущими частями электрической установки или линией электропередач возникает опасность поражения электрическим током.

В большинстве случаев прикосновение происходит тогда, когда человек стоит на земле или на проводящем основании (пол, площадка). При этом возникает электрическая цепь, одним из участков которой будет теле человека.

Степень травмы от воздействия электрического тока определяется величиной тока, протекающего через тело человека.

Установлено, что ток в 0,1 А является в большинстве случаев для человека смертельным, а токи в 0,03 - 0,09 А, хотя и не вызывают смертельного исхода, но все же причиняют серьезный вред организму человека.

Величина тока, проходящего через тело человека, зависит от напряжения электроустановки, а также от сопротивления всех элементов цепи, по которой протекает ток, в том числе от сопротивления тела человека.

Электрическое сопротивление человека

Электрическое сопротивление различное у разных людей. Даже у одного и того же человека оно может быть разным в зависимости от ряда факторов. Так, большое влияние на величину электрического сопротивления имеют такие факторы, как состояние кожного покрова, степень утомления, состояние нервной системы и т. п.

Сухая, грубая, мозолистая кожа, отсутствие усталости и нормальное состояние нервной системы резко повышают электрическое сопротивление человеческого организма и, наоборот, увлажненная кожа, переутомление, возбужденное состояние нервной системы, а также другие факторы значительно понижают его.

Большое влияние на сопротивление тела человека прохождению электрического тока оказывают влажность и температура помещения, состояние одежды, обуви и т. д.

От чего зависит тяжесть поражения человека электрическим током

Тяжесть поражения тела человека электрическим током зависит от силы и частоты тока, от пути и продолжительности его действия, а также от сопротивления тела человека в момент соприкосновения с токоведущими частями.

Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие, а наиболее уязвимыми частями тела в момент прикосновения к токоведущей части являются щека, шея, голень, плечо и тыльная сторона ладони.

Не менее важным фактором является площадь соприкосновения тела человека с токоведущими частями электроустановки.

Чем больше площадь соприкосновения тела человека с проводником и продолжительнее действие электрического тока на человеческое тело, тем меньше его сопротивление и, следовательно, больше опасность поражения электрическим током.

Поэтому опасность поражения электрическим током резко возрастает при таких видах работ, как сварка внутри колодцев, цистерн, резервуаров, внутри сосудов, находящихся под давлением (кфтлы, баллоны, трубопроводы), где большая вероятность соприкосновения работающего с металлическими конструкциями.

Опасными для поражения электрическим током являются помещения с токопроводящими полами (земля, бетон, металл и др.), в которых относительная влажность превышает 75%.

Особо опасными являются помещения, в которых относительная влажность воздуха достигает 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой), а также помещения с химически активной средой, разрушающе действующей на изоляцию и токоведущие части электрооборудования и т. д.

Для нормальных условий работы в сухих помещениях считается безопасным напряжение, не превышающее 36 В, а при особо неблагоприятных условиях смертельные поражения током возможны даже при напряжении 12 В. С увеличением частоты тока опасность поражения понижается.

Наибольшую опасность представляют токи, частота которых составляет 40 — 60 Гц. При частотах выше 100 Гц опасность поражения резко падает.

Величина тока в человеке определяется также приложенным напряжением в момент прикосновения к токоведущим частям.

Если человек замыкает своим телом два фазных провода действующей установки, взявшись, например, за них руками, он ставит свое тело под полное линейное напряжение сети.

Когда человек касается одного провода трехфазной сети, находящегося под напряжением, то он ставит себя под напряжение, действующее между этим проводом и землей.

В этом случае в электрическую цепь, по которой проходит ток через тело человека, включено обычно еще сопротивление изоляции (относительно земли) обуви, пола, проводов других фаз, которых человек не касается.

Что такое шаговое напряжение

Напряжение, возникшее в цепи тока замыкания на землю между двумя ее точками в момент прикосновения к ним человека, называется напряжением прикосновения.

Поражение током может произойти и под действием шагового напряжения, которое возникает под действием растекающегося в земле тока при замыкании токоведущих частей на корпус оборудования или непосредственно на землю.

Шаговое напряжение равно разности потенциалов между двумя точками поверхности земли на расстоянии одного шага (примерно 0,8 м). Оно возрастает по мере приближения к точке соединения токоведущих частей с землей и может быть равно напряжению прикосновения.

Поэтому при обнаружении соединения с землей какой-либо токоведущей части установки запрещено приближаться к месту повреждения на расстояние менее 4 — 5 м в закрытых распределительных устройствах и на 8 — 10 м в открытых.

Воздействие переменного электромагнитного поля на человека

Длительное воздействие переменного электромагнитного поля на организм человека также вызывает некоторые нарушения его нормальной деятельности — человек быстро утомляется, снижается точность движений во время работы, появляется головная боль и боль в области сердца, иногда повышается кровяное давление.

Электрическое поле промышленной частоты помимо биологического воздействия на организм человека вызывает электризацию его как проводника. Поэтому человек, изолированный от земли и находящийся в электрическом поле, оказывается под значительным потенциалом (величиной несколько киловольт).

В случае прикосновения человека к заземленным частям электрооборудования возникает электрический разряд. Разрядный ток вызывает болезненные ощущения.

Выбор средств защиты от вредного действия электромагнитных полей зависит от частоты колебаний электромагнитного поля. В установках промышленной частоты напряжением 330 кВ и выше как защитное средство применяют экранирующий костюм, изготовляемый из специальной металлизированной ткани.

В комплект защитного костюма входят комбинезон или куртка с брюками, головной убор (каска, шапка) и кожаные ботинки с электропроводящими подошвами, обеспечивающими хороший электрический контакт с поверхностью, на которой стоит человек.

Все части костюма соединены между собой специальными гибкими проводниками. Для защиты применяют также специальные заземленные экраны в виде щитов из металлической сетки. Их защитное действие основано на эффекте ослабления электрического поля вблизи заземленного металлического предмета. Экраны могут быть постоянные и переносные в виде козырьков, навесов, перегородок или палаток.

Опасность статического электричества

Опасность для человека представляет также статическое электричество. Статическое электричество образуется в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов или ионов при соприкосновении двух разнородных материалов. Искровые разряды статического электричества могут явиться причиной воспламенения горючих веществ и взрывов, привести к порче или разрушению материалов, отрицательно воздействовать на организм человека.

Накопление разрядов статического электричества на стационарных и передвижных установках происходит:

при наливе электризующихся жидкостей (этиловый эфир, сероуглерод, бензол, бензин, толуол, этиловый и метиловый спирты) в незаземленные резервуары, цистерны и другие емкости ;

во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли, или по резиновым шлангам,

при выходе из сопел сжиженных или сжатых газов, особенно тогда, когда в них содержится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль ;

во время перевозки жидкостей в незаземленных цистернах и бочках;

при фильтрации жидкостей через пористые перегородки или сетки;

при движении пылевоздушной смеси в незаземленных трубах и аппаратах (пневмотранспорт, размол, просеивание, аэросушка);

в процессах перемешивания веществ в смесителях;

при механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную;

во время трения трансмиссионных ремней (прорезиненных и кожаных диэлектриков) о шкивы.

Накопление зарядов статического электричества на людях происходит:

при пользовании обувью с непроводящими электрический ток подошвами;

одеждой и бельем из шерсти, шелка и искусственных волокон;

при передвижении по покрытию пола, непроводящему электрический ток, при выполнении ручных операций с веществами — диэлектриками.

Длительное воздействие зарядов статического электричества (например, при ручных операциях) оказывает вредное влияние на здоровье работающих.

Для отвода статического электричества, накапливающегося на установках, устройствах и оборудовании, применяют заземляющие устройства.

Смесители, газо- и воздухопроводы, воздушные и газовые компрессоры, пневмосушилки, воздухопроводы вытяжных систем вентиляции и пневмотранспорта, особенно при удалении синтетических материалов, сливоналивные устройства, резервуары, емкости, аппараты и другие устройства, в которых возникают опасные потенциалы электричества, необходимо заземлять не менее чем в двух местах.

Все передвижные емкости, временно находящиеся под наливом или сливом сжиженных горючих газов и пожароопасных жидкостей, на время заполнения необходимо присоединить к заземлителю.

Во избежание воспламенения и взрыва пылевоздушных смесей необходимо:

препятствовать образованию смесей в пределах взрываемости;

остерегаться образования тонкой пыли;

повышать относительную влажность воздуха;

заземлять технологическое и транспортное оборудование, особенно выпускные сопла, фильтры из текстильных и других токонепроводящих материалов прошивать медными многожильными проводами с последующим заземлением их;

не допускать накопления пыли в помещении, падения или сброса ее с большой высоты, а также ее завихрения.

Для отвода статического электричества используют токопроводящую обувь — ботинки с кожаной подошвой, подошвой из токопроводящей резины или пробитой токопроводящйми и неискрящими при трении и ударах заклепками (латунными), заземляют ручки дверей, лестниц, рукоятки приборов и т. д.

Защита от статического электричества:

Опасность молнии

Поражение током может произойти и от молнии. Ток молнии может достигать 100 — 200 кА. Производя тепловое, электромагнитное и механическое воздействие на предметы, по которым он проходит, ток может вызвать разрушения зданий и сооружений, пожары и взрывы, представлять большую опасность для людей.

Разрушающее и поражающее действие молнии может быть вызвано прямым (непосредственным) ударом в объект, занесенным высоким потенциалом (по проводам воздушных линий или трубопроводам, в которые ударила молния во время грозового разряда), наведенными напряжениями под действием электростатической и электромагнитной индукции (вторичное воздействие молнии), а также шаговыми напряжениями и напряжениями прикосновения в зоне растекания тока молнии (при разряде в землю, дерево, здание, грозозащитное устройство и т. п.).

Для приема электрического разряда молнии (тока молнии) служат устройства — молниеотводы, состоящие из несущей части (например, опоры), молниеприемника (металлический стержень, трос или сетка), токоотвода и заземлителя.

Каждый молниеотвод в зависимости от его конструкции и высоты имеет определенную зону защиты, внутри которой объекты не подвержены прямым ударам молнии.

Для защиты от электромагнитной индукции между трубопроводами и другими протяженными металлическими предметами в местах их взаимного сближения на 10 см и меньше через каждые 20 м приваривают стальные перемычки с тем, чтобы не было незамкнутых контуров (в местах разрывов возможно искрение и, следовательно, не исключена опасность взрыва и пожара).

Статистика электротравматизма

Статистика показывает, что около 9,5% всех случаев электротравматизма приходится на системы электроосвещения, а из них более половины представляют случаи поражения током во время смены ламп при прикосновении к цоколю или к неправильно заправленному патрону. Чтобы избежать опасности поражения током во время замены электрической лампы, необходимо перед заменой снять напряжение.

Чем определяется опасность поражения током в различных электрических сетях?

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения — линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку — трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период — сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ — заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука—рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

• U_л — линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;
• R_чел — сопротивление тела человека.

В сети с линейным напряжением U_л = 380 В при сопротивлении тела человека R_чел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

• U_ф — фазное напряжение сети, В;
• R_чел — сопротивление тела человека, Ом;
• R_об — сопротивление обуви человека, Ом;
• R_п — сопротивление пола (основания), на котором человек стоит, Ом;
• R_o — сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь — сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании — металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда R_об = 0 и R_п = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали R_o обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением U_ф = 220 В при R_чел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

• 45 000 — сопротивление обуви человека, Ом;
• 100 000 — сопротивление пола, Ом.

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви R_об и пола или основания R_п, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека R_чел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где R_из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при R_об = 0 и R_п = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением U_ф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы R_из = 90 000 Ом при R_чел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Какая сеть является более безопасной — с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая — на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.

Читайте также:

  
• Гедимин что сделал для руси кратко
  
• Как тепловая энергия зависит от скорости движения молекул 6 класс технология кратко
  
• Керчь школа 26 педагогический состав
  
• Что такое распознавание текста кратко
  
• Сысоева наталия ивановна воронеж кем работала до школы