Действие электрического тока на человека. Используя электротехнические изделия на производстве или в быту. Действие электрического тока на человека

Действие электрического тока на человека

Используя электротехнические изделия на производстве или в быту, человек может попасть под действие электрического тока.

При этом тяжесть поражения электрическим током будет зависеть от множества факторов, в том числе: значения протекающего через человека тока, значения и рода напряжения, времени воздействия электрического тока на организм человека, мест контакта элементов электрической цепи с телом человека, индивидуальных особенностей человека, окружающей среды и окружающей человека обстановки; типа электроустановки; особенностей эксплуатации электроустановки и др.

Только одно приведенное перечисление факторов свидетельствует о сложности и многообразии процессов, происходящих при воздействии электрического тока на человека, а исход поражения обуславливается комплексом физических и биологических явлений, взаимосвязанных и взаимообусловленных.

Электробезопасность

Аварийный режим - режим работы сети, когда хотя бы один из фазных проводов замыкается на землю.

Безопасный разделительный трансформатор – разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей сверхнизким напряжением.

Выравнивание потенциалов – снижение 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 путем применения специальных покрытий земли.

Глухозаземленная нейтраль источника электроэнергии – нейтраль генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Двойная изоляция – изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций.

Двухфазное прикосновение (прямое) – одновременное прикосновение к двум фазным проводникам, действующей электроустановки.

Дополнительная изоляция – независимая изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, выполняемая дополнительно к основной изоляции для защиты при косвенном прикосновении.

Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

Заземление молниезащиты — преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

Замыкание на землю – случайный электрический контакт между токоведущими частями, находящимися под напряжением, и землей.

Защита от прямого прикосновения – защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Защита при косвенном прикосновении – защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Защитное автоматическое отключение питания – автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности. (Термин автоматическое отключение питания следует понимать как защитное автоматическое отключение питания).

Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ – преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное уравнивание потенциалов – уравнивание потенциалов, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное электрическое разделение цепей – отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью:

· двойной изоляции;

· основной изоляции и защитного экрана;

· усиленной изоляции.

Защитный заземляющий (РЕ) проводник – защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.

Защитный (РЕ) проводник – проводник, предназначенный для целей электробезопасности.

Зона нулевого потенциала(относительная земля) – часть земли, находящейся вне зоны влияния какого-либо заземлителя, электрический потенциал которой принимается равным нулю.

Зона растекания (локальная земля) – зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала. Термин земля следует понимать как земля в зоне растекания.

Изолированная нейтраль – нейтраль генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения защиты и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.

Косвенное прикосновение – электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции. (Термин повреждение изоляции следует понимать как единственное повреждение изоляции ).

Напряжение на заземляющем устройстве – напряжение, возникающее при стекании тока с заземлителя в землю между точкой ввода тока в заземлитель и зоной нулевого потенциала.

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Напряжение шага – напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

Нейтраль – общая точка обмоток генераторов, либо трансформаторов, питающих сеть; напряжения на выходных зажимах источника электроэнергии, измеренные относительно нейтрали равны.

Нормальный режим работы сети – режим, когда фазные провода находятся под номинальным напряжением, а сопротивления их изоляции относительно земли соответствует нормам.

Нулевой защитный проводник ( PE ) нулевой проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для присоединения к открытым проводящим частям с целью обеспечения электробезопасности.

Нулевой проводник – это проводник в электроустановках до 1 кВ, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухзозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока, предназначенный либо для питания потребителей электроэнергии, либо для присоединения к открытым проводящим частям.

Нулевой рабочий (нейтральный) проводник ( N – проводник) – нулевой проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников.

Однофазное прикосновение (прямое) – прикосновение к проводнику одной фазы действующей электроустановки.

Ожидаемое напряжение прикосновения – напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается.

Основная изоляция – изоляция токоведущих частей, обеспечивающая в том числе защиту от прямого прикосновения.

Открытые проводящие части – доступные прикосновению проводящие части электроустановки, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут могут оказаться под напряжением при повреждении основной изоляции.

Проводящие части – части, которые могут проводить электрический ток.

Прямое прикосновение – электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.

Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи, например нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (т. е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т. п.

Разделительный трансформатор – трансформатор, первичная обмотка которого отделена от вторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей.

Сверхнизкое (малое) напряжение (СНН) – напряжение, не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.

Система IT – система, в которой нейтраль источника электроэнергии изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющее большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены. В этом случае защитный заземляющий проводник обозначается так же, как и нулевой защитный проводник, PE – проводник.

Система TT – система, в которой нейтраль источника электроэнергии глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника.

Система TN – система, в которой нейтраль источника электроэнергии глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали (занулены) при помощи нулевых защитных проводников.

Система TN-C – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении; при этом совмещенный нулевой и рабочий провод обозначается PEN.

Система TN-S – система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении.

Система TN-C-S – система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника электроэнергии.

Совмещенные нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN) проводники –проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Сопротивление заземляющего устройства – отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю.

Сторонняя проводящая часть –проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки.

Токоведущие части – проводники или проводящие части, предназначенные для работы под напряжением в нормальном режиме, включая нулевой рабочий проводник (но не PEN-проводник).

Уравнивание потенциалов – электрическое соединение проводящих частей для достижения равенства их потенциалов.

Усиленная изоляция – изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, обеспечивающая степень защиты от поражения электрическим током, равноценную двойной изоляции.

Электроустановка – это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виде энергии.

Электротравма – травма (резкое, внезапное изменение здоровья человека), вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Эквивалентное удельное сопротивление земли с неоднородной структурой – удельное электрическое сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой. (Термин удельное сопротивление земли с неоднородной структурой следует понимать как эквивалентное удельное сопротивление).

А. Виды электротравм

Большинство специалистов и исследователей в области электробезопасности указывают на следующие действия, которые производит электрический ток, проходя через организм человека:

термическое действие – проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высоких температур внутренних тканей человека, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства;
электролитическое действие – проявляется в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава;
механическое действие – приводит к разрыву тканей и переломам костей;
биологическое действие - проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей в организме, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, присущих нормально действующему организму; с биологической точки зрения исход поражения человека электрическим током может быть следствием тех физиологических реакций, которыми ткани отвечают на протекание через них электрического тока.

В физиологическом смысле действие электрического тока является экзогенным, то есть обусловленным факторами внешней среды. Реакции, происходящие при возникновении электрической цепи через тело человека, бывают различными, начиная от легкого раздражения и локальной судороги, кончая летальным исходом. Подобно любому другому физическому раздражителю электрический ток действует не только местно, повреждая ткани, но и рефлекторно (действия, вызванные реакцией нервной системы в ответ на раздражение электрическим током).

Все многообразие действий электрического тока на организм человека приводит к различным электротравмам.

Электротравма (по В. Манойлову) – нарушение анатомических соотношений и функций тканей и органов, сопровождающееся местной и общей реакцией организма и вызванное ненормальным состоянием электрооборудования или электрических сетей.

Условно все электротравмы можно свести к следующим видам:

местные электротравмы – ярковыраженные местные нарушения целостности тканей, местные повреждения организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги;
общие электротравмы (электрические удары) – травмы, связанные с поражением всего организма из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем человека.
смешанные электротравмы.

Приблизительное распределение по видам электротравм (по П. Долину) в процентах от всех несчастных случаев, связанных с электротравмами в промышленности:

местные электротравмы - 20%;
электрические удары - 25%;
смешанные электротравмы – 55%.

Полушаровой заземлитель

Шаровой заземлитель на поверхности земли, т. е. заглубленный так, что его центр находится на уровне земли (рис. 2.4), называется полушаровым заземлителем.

Рис. 2.4. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя

Для такогозаземлителя уравнение потенциальной кривой на поверхности земли (так же как и в объеме земли) можно получить из (2.5), приняв t = 0. Тогда:

(2.8)

(Это же выражение можно получить и другим путем, используя подход, как при выводе уравнения потенциальной кривой шарового заземлителя. )

Потенциал полушарового заземлителя j _з, В, при радиусе заземлителя х = r, м, определяется из уравнения:

(2.9)

Разделив (2.8) на (2.9), получим:

(2.10)

Обозначив произведение постоянных j _з и r через k, получим уравнение равносторонней гиперболы:

(2.11)

Следовательно, потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения j _з до нуля по мере удаления от заземлителя (рис. 2.4). Следует отметить, что в реальных условиях, когда грунт неоднороден, изменение потенциала при удалении от заземлителя будет происходить не по гиперболе, а по какой-либо другой кривой.

Стержневой заземлитель

Рассмотрим стержневой вертикальный заземлитель круглого сечения длиной l, м, и диаметром d, м, погруженный в землю так, чтобы его верхний конец был на уровне земли (рис. 2.5). По заземлителю стекает ток I_з, А. Требуется записать выражение для расчета потенциала точек на поверхности земли и потенциала заземлителя.

Рис. 2.5. Стержневой заземлитель

Разбиваем заземлитель по длине на бесконечно малые участки длиной каждый dy и уподобляем их элементарным шаровым заземлителям диаметром dy, м. С каждого такого участка в землю стекает ток, А

который обусловливает возникновение элементарного потенциала dj в любой точке земли. Для точки А на поверхности земли

С помощью соответствующих подстановок и интегрируя по всей длине стержневого заземлителя (от 0 до l), получим уравнение потенциальной кривой:

(2.12)

Потенциал заземлителя j _з, В, определяется при х = 0, 5 d, м, т, е.

Обычно на практике 0, 5d < < l, следовательно, первым слагаемым под корнем можно пренебречь. Тогда выражение для расчета потенциала стержневого заземлителя примет вид:

(2.13)

Дисковый заземлитель

Дисковый заземлитель – это круглая пластина диаметром D, м, лежащая на земле (рис. 2.6). Распределение потенциала на поверхности земли вдоль радиуса диска описывается уравнением:

(2.14)

Рис.2.6. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг дискового заземлителя

Потенциал дискового заземлителя (при х =0, 5D, м):

. (2.15)

Литература

Инженерная экология: Учебник/ Под ред. проф. В.Т. Медведева. – М.: Гардарики, 2002.
Безопасность жизнедеятельности. Ред. С.В. Белов. Учебник для техникумов и вузов. -М.: Высшая школа, 2004.
Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. -М.: " Знак", 2000.
Жилов Ю.Д., Куценко Г.И. Справочник по медицине труда и экологии. -М.: Высш. шк., 1995.
Кноринг Г.М., Фадин И.М., Сидоров В.Н. Справочная книга для проектирования электрического освещения. -С.-Петербург: Энергоатомиздат, 1992.
Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. -М.: " Логос", 2001.
ГОСТ Р 50571.1 - 93. Электроустановки зданий. Основные положения. -М.: Госстандарт России, 1998.
ГОСТ Р 50571.2 - 94. Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики. -М.: Госстандарт России, 1998.
ГОСТ Р 50571.3 - 94. Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током. -М.: Госстандарт России, 1998.
ГОСТ 12.1.038 - 82. Электробезопасность. Предельно-допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. -М.: Госстандарт России, 1988.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. -М.: Изд. " НЦ ЭНАС", 1999 и 2002.
ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».- М.: Госстандарт России, 1983.
СНиП 11-12-88 «Защита от шума».
СНиП 23 – 05 – 95 «Естественное и искусственное освещение».
СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».- М.: Госстандарт России, 1988.
Сан ПиН 2.2.2/2.4.1340-03. «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».