Электрический ток

• Ток… Опасность… Действие… Электрические травмы составляют около 1% травматизма в промышленности, но 20-40% из них – со смертельным исходом. При этом до 80% смертельных травм приходится на установки до 1000В, поскольку с ними человек чаще имеет соприкосновение. Опасность поражения человека электрическим током во многом определяется отсутствием специализированных рецепторов, способных воспринимать действие электрического тока. Электрический ток генерируется каждой клеткой возбудимой ткани организма при её активности и является нормальным биофизическим процессом. Приложение внешней разности потенциалов к биологическим тканям, являющимся хорошим проводником электрического тока (второго рода), вызывает физиологический эффект – специфическую для разных тканей организма реакцию. При интенсивных токах (выше пороговых) эта биологическая реакция для мышечной ткани проявляется в виде сокращения, для железистой - в виде секреторной деятельности, для нервной ткани – в генерации биопотенциалов, вызывающих возбуждение или торможение различных морфофизиологических систем организма: сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, мочеполовой и др. Вместе с тем, проходя через организм человека, электрический ток может произвести термическое действие, которое проявляется в нагреве до высоких температур, ожогах различных тканей и электролитическое разложение неорганических и органических компонентов организма. Степень поражения электрическим током зависит от ряда причин, к которым следует в первую очередь отнести следующие: 1) величину электрического тока, проходящего через тело человека, и время его прохождения; 2) путь прохождения тока в теле человека; 3) медико-биологические особенности пострадавшего; 4) условия внешней среды. Человек начинает ощущать прохождение через него электрического тока величиной 0,6-1,5мА (переменного тока промышленной частоты). Биологические ткани являются хорошим проводником электрического тока. Проводимость тела человека (его электрическое сопротивление) является переменной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов. Ткани содержат значительное количество воды (кость – 22%, жир – 30%, мышцы –70%, внутренние органы – 71-88%, печень, мозг – 76-86%, кровь – 92%, секреты - желудочный сак, молоко, пот – 90-99%), и растворённые в ней соли образуют электролиты, которые переносят электрические заряды в виде ионов, заряженных атомов и молекул. В зависимости от последствий, электроудары разделяют на четырегруппы: 1 – судорожное сокращение мышц без потери сознания; 2 – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохраняющимся дыханием и работой сердца; 3 – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого); 4 – состояние клинической смерти.

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока. Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия: ощутимый пороговый ток – наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения. Неотпускающий пороговый ток – наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый фибрилляционный ток – наименьшее значение электрического тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца. Фибрилляцией называются хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу как насоса.

Некоторые заболевания человека (болезни кожи, сердечно-сосудистой системы, легких, нервные болезни) делают его более восприимчивым к электрическому току. Для исключения влияния окружающей среды, помещения для электроустановок должны соответствовать по назначению классу согласно ПУЭ (правила устройства электроустановок) и условиям труда, например, по ГОСТ 12.1.013-78. На тяжесть поражения человека электрическим током существенное влияние оказывает физическое состояние человека. Известно так же, что степень поражения человека зависит от продолжительности протекания тока. Например, для переменного тока частотой 50Гц, предельно допустимый ток, при продолжительности воздействия 0,1с, составляет 500 мА, а при воздействии в течение 1с – уже 50 мА (ГОСТ 12.1.038-82).

Существенное значение имеет путь тока через тело человека. Наибольшая опасность возникает при прохождении тока через жизненно важные органы: сердце, легкие, мозг. Также степень поражения зависит от рода и частоты тока, как это показано в табл.3. Наиболее опасным считается переменный ток частотой от 20 до 1000 Гц. Переменный ток опаснее постоянного только для напряжений до 250-300 В, при большем напряжении опаснее становится постоянный ток. При проектировании средств защиты людей от поражения электрическим током необходимо знать допустимые значения напряжения прикосновения и значение тока, протекающего через тело человека. По ГОСТ 12.1.009-76 напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает значения предельно допустимых уровней напряжения прикосновения для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам. В ГОСТ 12.1.038-82 приведены также предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийных режимах производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтрально и выше 1000 В с изолированной нейтралью.

Необходимо особо отметить воздействие электрического поля в районах прохождения ЛЭП. Это районы расположения дач, гаражей, остановок транспорта и даже жилых домов. Напряженность электри­ческого поля в 30 м от ЛЭП-500 достигает 14 кВ/м, что в З,5 раза превышает допустимый для человека уровень. Около опор, дающих экранирующий эффект, напряженность снижается в 5 раз. В настоящее время непонятным до конца остается воздействие на человека магнитной составляющей электротока промышленной частоты, которое раньше просто не учитывалось. Однако, по мнению ученых, оно самое опасное. Мы проживаем в условиях воздействия магнитных полей, создаваемых бытовыми приборами и особенно раз­нообразным электротехническим оборудованием зданий: кабельны­ми линиями, подводящими электричество к квартирам, системами элек­троснабжения лифтов и т.д. Воздействие на человека даже относительно слабых магнитных полей способно приводить к изменениям в выработке гормона мела­нина шишковидной железы головного мозга. Это, в свою очередь, способствует развитию молекулярных изменений - в тканях, которые могут стать причиной дегенеративных расстройств, таких как ишеми­ческая болезнь, болезнь Паркинсона и Альцгеймера. У детей оно яв­ляется причиной 20 % случаев заболевание лейкозом, роста опухолей, воздействует на иммунную систему. Причем влияние оказывает не толь­ко величина магнитного поля, но и его конфигурация.

• Классификация… Совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения, преобразования ее в другой вид энергии вместе с сооружениями и помещениями, называется электроустановками. Основные требования к устройству электроустановок изложены в действующих "Правилах устройства электроустановок" (ПЭУ). С точки зрения мер, применяемых для обеспечения электробезопасности, электроустановки разделяются на электроустановки: напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью; напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью; напряжением выше 1000 В в сетях с заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю); напряжением выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю). Заземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные устройства, имеющие большое сопротивление. В зависимости от условий, повышающих или понижающих опасность поражения человека электрическим током и создания соответствующих условий безопасности в помещениях, они, согласно ПУЭ, разделяются по ожидаемой угрозе на три категории:

1. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%), высокой температуры (температура воздуха длительно превышает 35ºС); токопроводящей пыли (угольной, металлической и т.п.); токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.п.), возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлическим элементам технологического оборудования или металлоконструкциям здания и металлическим корпусам электрооборудования. 2. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием высокой относительной влажности воздуха (близкой к 100%) или химически активной среды, разрушающей изоляцию электрооборудования, или одновременным наличием двух или более условий, соответствующих помещениям с повышенной опасностью. 3. Помещения с повышенной опасностью, в которых отсутствуют все указанные в двух предыдущих категориях условия. По степени опасности электроустановки вне помещений приравнивают к электроустановкам, эксплуатирующимся в особо опасных помещениях.

• Анализ… Прикосновение… Изоляция… Поражение человека электрическим током и электрической дугой может произойти в следующих случаях: а) при однофазном (однополюсном) прикосновении неизолированного от земли человека к неизолированным токоведущим частям электроустановки, находящейся под напряжением; б) при одновременном соприкосновении человека с двумя неизолированными частями (фазами, частями) электроустановок, находящихся под напряжением; в) при приближении человека, неизолированного от земли, на опасное расстояние к токоведущим, незащищенным изоляцией частям электроустановок, находящихся под напряжением; г) при прикосновении человека, неизолированного от земли, к нетоковедущим металлическим частям электроустановок, оказавшихся под напряжением из­-за замыкания на корпус; д) при соприкосновении человека с двумя точками земли (шаговое напряжение), находящимся под разными потенциалами в поле растекания тока. Полем растекания тока называется область грунта, лежащая вблизи заземлителя, где потенциалы не равны нулю. Шаговое напряжение – это напряжение, под которым могут оказаться ноги человека, стоящего на земле близ заземлителя электроустановки. Оно должно быть не более 40 В при расстоянии между ногами 80 см. Поражение также может произойти при: а) действии атмосферного электричества во время разряда молнии; б) из-за действия электрической дуги; в) при освобождении другого человека, находящегося под напряжением.

Общие выводы по электробезопасности установок:

1. Прикосновение к заземленной части установки, оказавшейся под напря-

жением по отношению к земле вследствие пробоя изоляции на корпус установки, представляет меньшую опасность, чем непосредственное прикосновение к токоведущим частям. 2. Прикосновение к незаземленной части установки, оказавшейся под напряжением вследствие пробоя изоля- ции, равносильно непосредственному прикосновению к токоведущим частям. 3. В сети с заземленной нейтралью, однополюсное прикосновение к токоведущей части представляет собой однополюсное замыкание, поэтому ток больший, чем в сети с изолированной нейтралью. 4. В сети с изолированной нейтралью и имеющей относительно малое сопротивление изоляции фазы, при прикосновении к другой фазе получается двухполюсное замыкание и так может оказаться больше, чем в сети с заземленной нейтралью. 5. В сети с изолированной нейтралью и малой емкостью проводов по отношению к земле (мало разветвленная сеть) при наличии постоянного контроля изоляции фазных проводов относительно земли, вероятность поражения током при непосредственном касании токоведущих частей значительно меньше, чем в сети с заземленной нейтралью. 6. Путем поддержания сопротивления изоляции на достаточно высоком уровне, можно прикосновение к одной фазе в сетях до 1000 В с изолированной нейтралью и малой емкостью относительно земли сделать совершенно безопасным.