§ 3. Niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym osoby.
Schemat jednofazowego włączenia osoby do trójfazowej sieci prądowej z uziemionym punktem zerowym.
Porażenie prądem występuje, gdy obwód elektryczny jest zamknięty przez ludzkie ciało. Dzieje się tak, gdy osoba dotyka co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, między którymi występuje pewne napięcie. Włączenie osoby do obwodu może nastąpić według kilku schematów: między drutem a ziemią, zwanym włączeniem jednofazowym; między dwoma przewodami - przełączanie dwufazowe. Schematy te są najbardziej typowe dla sieci trójfazowych prąd przemienny. Możliwe jest również jednoczesne połączenie między dwoma przewodami i masą; między dwoma punktami ziemi o różnych potencjałach itp.
Jednofazowe włączenie osoby do sieci to bezpośredni kontakt osoby z częściami instalacji elektrycznej lub sprzętu, które normalnie lub przypadkowo znajdują się pod napięciem. W takim przypadku stopień zagrożenia uszkodzenia będzie różny w zależności od tego, czy sieć elektryczna posiada przewód neutralny uziemiony czy izolowany, a także w zależności od jakości izolacji przewodów sieciowych, ich długości, sposobu działania oraz liczby innych parametrów.
Przy podłączeniu jednofazowym do sieci z uziemionym punktem zerowym osoba znajduje się pod napięciem fazowym, które jest 1,73 razy mniejsze niż napięcie liniowe i jest narażona na działanie prądu, którego wartość jest określona przez wartość napięcia fazowego instalacji i rezystancji ciała ludzkiego (rys. 69). Dodatkowy efekt ochronny zapewnia izolacja podłogi, na której stoi osoba oraz buty.
Ryż. 69. Schemat jednofazowego włączenia osoby do trójfazowej sieci prądowej z uziemionym punktem zerowym
Tak więc w czteroprzewodowej sieci trójfazowej z uziemionym punktem zerowym prąd przepływający przez osobę obejmuje opór jego ciała, a także opór podłogi, butów i uziemienie przewodu neutralnego źródła prądu (transformator itp.). W tym przypadku wielkość prądu
gdzie U l - napięcie liniowe, V; R t to opór ludzkiego ciała, Ohm; R p - rezystancja podłogi, na której znajduje się osoba, Ohm; R około - opór butów danej osoby, Ohm; R 0 - neutralna rezystancja uziemienia, Ohm.
Jako przykład rozważmy dwa przypadki jednofazowego włączenia osoby do trójfazowej czteroprzewodowej sieci elektrycznej z uziemionym punktem zerowym przy U l \u003d 380 V.
Sprawa z niekorzystnymi warunkami. Osoba, która dotknęła jednej z faz, znajduje się na wilgotnym podłożu lub przewodzącej (metalowej) podłodze, jej buty są wilgotne lub mają metalowe gwoździe. Zgodnie z tym akceptujemy opór: ludzkie ciało R t \u003d 1000 omów, gleba lub podłoga R p \u003d 0; buty R około \u003d 0.
Rezystancja uziemienia neutralnego R 0 = 4 omy nie jest brana pod uwagę ze względu na jej niewielką wartość. Prąd przepływa przez ludzkie ciało
zagrażające życiu.
Korzystny przypadek. Osoba znajduje się na suchej drewnianej podłodze o rezystancji R n = 60 000 omów, ma na nogach suche nieprzewodzące (gumowe) buty o rezystancji R vol \u003d 50 000 omów. Wtedy prąd przepłynie przez ludzkie ciało
co jest długoterminowo akceptowalne dla danej osoby.
Ponadto suche podłogi i gumowe buty mają znacznie wyższą odporność w porównaniu z wartościami przyjętymi do obliczeń.
Przykłady te pokazują jak duże znaczenie mają właściwości izolacyjne podłogi i obuwia dla zapewnienia bezpieczeństwa osób pracujących w warunkach możliwego kontaktu z prądem elektrycznym.
Znajomość procesów zachodzących w instalacjach elektrycznych pozwala energetykom na bezpieczną obsługę urządzeń o dowolnym napięciu i rodzaju prądu, wykonywanie prac remontowych i Konserwacja systemy elektryczne.
Informacje podawane w PTB i PTE – głównych dokumentach tworzonych przez najlepszych specjalistów na podstawie analizy wypadków z udziałem osób dotkniętych niebezpieczne czynniki towarzyszące pracy energii elektrycznej.
Okoliczności i przyczyny dostania się osoby pod wpływem prądu elektrycznego
Dokumenty z wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa identyfikują trzy grupy przyczyn porażenia prądem pracowników:
1. niezamierzone, niezamierzone zbliżenie się do części przewodzących prąd pod napięciem w odległości mniejszej niż bezpieczna lub dotknięcie ich;
2. powstawanie i rozwój sytuacji kryzysowych;
3. naruszenie wymagań określonych w aktach normatywnych określających zasady postępowania pracowników przy istniejących instalacjach elektrycznych.
Ocena niebezpieczeństwa obrażeń ciała człowieka polega na określeniu za pomocą obliczeń wielkości prądów, które przechodzą przez ciało ofiary. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę wiele sytuacji, w których styki mogą wystąpić w przypadkowych miejscach instalacji elektrycznej. Ponadto przyłożone do nich napięcie zmienia się w zależności od wielu przyczyn, w tym warunków i trybów działania obwodu elektrycznego, jego charakterystyki energetycznej.
Warunki pokonania osoby prądem instalacji elektrycznej
Aby prąd płynął przez ciało ofiary, konieczne jest utworzenie obwodu elektrycznego poprzez podłączenie go do co najmniej dwóch punktów obwodu z różnicą potencjałów - napięciem. Urządzenia elektryczne mogą podlegać następującym warunkom:
1. jednoczesne dotknięcie dwufazowe lub dwubiegunowe do różnych biegunów (faz);
2. kontakt jednofazowy lub jednobiegunowy z potencjałem obwodu, gdy osoba ma bezpośrednie połączenie galwaniczne z potencjałem ziemi;
3. przypadkowe dotarcie do przewodzących elementów instalacji elektrycznej, które w wyniku rozwoju awarii znalazły się pod napięciem;
4. wpadanie pod działanie napięcia krokowego, gdy powstaje różnica potencjałów między punktami, w których jednocześnie znajdują się nogi lub inne części ciała.
W takim przypadku może dojść do kontaktu elektrycznego poszkodowanego z przewodzącą prąd częścią instalacji elektrycznej, co PUE traktuje jako dotyk:
1. prosty;
2. lub pośredni.
W pierwszym przypadku powstaje on w wyniku bezpośredniego kontaktu z częścią pod napięciem, która znajduje się pod napięciem, w drugim przypadku poprzez dotknięcie nieizolowanych elementów obwodu, gdy w razie wypadku przejdzie przez nie niebezpieczny potencjał.
Aby określić warunki bezpiecznej pracy instalacji elektrycznej i przygotować miejsce pracy dla pracujących w niej pracowników, konieczne jest:
1. przeanalizować przypadki możliwego stworzenia ścieżek przepływu prądu elektrycznego przez korpus personelu obsługi;
2. porównać jego maksymalną możliwą wartość z aktualnymi minimalnymi dopuszczalnymi normami;
3. podjąć decyzję o wdrożeniu środków zapewniających bezpieczeństwo elektryczne.
Cechy analizy warunków uszkodzenia ludzi w instalacjach elektrycznych
Aby ocenić ilość prądu przepływającego przez ciało ofiary w sieci napięcia stałego lub przemiennego, stosuje się następujące rodzaje oznaczeń:
1. opory:
Rh - w ludzkim ciele;
R0 - dla urządzenia uziemiającego;
Riz - warstwa izolacji względem konturu gruntu;
2. prądy:
Ih - przez ludzkie ciało;
Iz - zwarcie do obrysu ziemi;
Uc - obwody prądu przemiennego stałego lub jednofazowego;
Ul - liniowy;
Uf - faza;
Upr - dotyk;
Ush - krok.
W takim przypadku możliwe są następujące typowe schematy podłączenia ofiary do obwodów napięcia w sieciach:
1. DC o:
styk jednobiegunowy styku przewodu z potencjałem odizolowanym od obwodu uziemiającego;
jednobiegunowy kontakt potencjału obwodu z uziemionym biegunem;
kontakt dwubiegunowy;
2. sieci trójfazowe w;
kontakt jednofazowy z jednym z potencjalnych przewodników (przypadek uogólniony);
kontakt dwufazowy.
Schematy uszkodzeń w obwodach prądu stałego
Jednobiegunowy styk człowieka z potencjałem odizolowanym od ziemi
Pod działaniem napięcia Uc prąd Ih przepływa przez utworzony szeregowo łańcuch potencjałów dolnego przewodnika, ciała ofiary (ręka-stopa) i obwód uziemiający przez podwojoną rezystancję izolacji ośrodka.
Jednobiegunowy kontakt z człowiekiem z uziemionym potencjałem bieguna
W tym schemacie sytuację pogarsza podłączenie do pętli uziemienia jednego przewodu potencjału o rezystancji R0 bliskiej zeru i znacznie mniejszej niż rezystancja ciała ofiary i warstwy izolacyjnej środowiska zewnętrznego.
Siła pożądanego prądu jest w przybliżeniu równa stosunkowi napięcia sieciowego do rezystancji ludzkiego ciała.
Dwubiegunowy kontakt człowieka z potencjałami sieciowymi
Napięcie sieciowe jest przykładane bezpośrednio do ciała ofiary, a przepływ prądu przez jego ciało jest ograniczony jedynie jego własnym, nieznacznym oporem.
Ogólne schematy uszkodzeń w trójfazowych obwodach prądu przemiennego
Tworzenie kontaktu człowieka między potencjałem fazowym a ziemią
W ogólnym przypadku istnieje rezystancja między każdą fazą obwodu a potencjałem ziemi i powstaje pojemność. Neutralny uzwojenia źródła napięcia ma uogólnioną rezystancję Zn, której wartość wynosi w różne systemy zmienia się obwód uziemienia.
Wzory do obliczania przewodności każdego obwodu i całkowitego prądu Ih przez napięcie fazowe Uf przedstawiono na rysunku za pomocą wzorów.
Formowanie się kontaktu między dwiema fazami
Największym natężeniem i zagrożeniem jest przepływ prądu przez łańcuch powstały między bezpośrednimi kontaktami ciała ofiary z przewodami fazowymi. W takim przypadku część prądu może przepływać wzdłuż ścieżki przez uziemienie i rezystancję izolacji ośrodka.
Cechy dwufazowego dotyku
W obwodach prądu stałego i trójfazowego najbardziej niebezpieczne jest zetknięcie się dwóch różnych potencjałów. Przy tym schemacie osoba znajduje się pod wpływem największego napięcia.
W obwodzie z zasilaczem o stałym napięciu prąd przepływający przez ofiarę oblicza się według wzoru Ih \u003d Uc / Rh.
W trójfazowej sieci prądu przemiennego wartość tę oblicza się ze stosunku Ih=Ul/Rh=√3 Uf/Rh.
Biorąc pod uwagę, że średni opór elektryczny ludzkiego ciała wynosi 1 kiloom, obliczamy prąd występujący w sieci napięcia stałego i przemiennego 220 woltów.
W pierwszym przypadku będzie to: Ih=220/1000=0,22A. Ta wartość 220 mA wystarczy, aby ofiara doznała konwulsyjnego skurczu mięśni, gdy bez pomocy z zewnątrz nie jest już w stanie uwolnić się od skutków przypadkowego dotyku – prądu trzymania.
W drugim przypadku Ih=(220 1.732)/1000\u003d 0,38A. Przy tej wartości 380 mA istnieje śmiertelne niebezpieczeństwo obrażeń.
Zwracamy również uwagę, że w trójfazowej sieci napięcia przemiennego położenie przewodu neutralnego (może być odizolowany od masy lub odwrotnie - zwarty) ma bardzo mały wpływ na wartość prądu Ih. Jego główny udział nie przechodzi przez obwód uziemienia, ale między potencjałami fazowymi.
Jeśli dana osoba zastosowała środki ochrony, które zapewniają jej niezawodną izolację od obwodu uziemiającego, to w takiej sytuacji okażą się one bezużyteczne i nie pomogą.
Jednofazowe funkcje dotykowe
Sieć trójfazowa z głucho uziemionym punktem zerowym
Poszkodowany dotyka jednego z przewodów fazowych i wpada pod różnicę potencjałów między nim a obwodem uziemiającym. Takie przypadki zdarzają się najczęściej.
Chociaż napięcie międzyfazowe jest mniejsze niż 1,732 razy między przewodami, taki przypadek pozostaje niebezpieczny. Stan ofiary może się pogorszyć:
tryb neutralny i jakość jego połączenia;
rezystancja elektryczna warstwy dielektrycznej przewodów względem potencjału ziemi;
rodzaj obuwia i jego właściwości dielektryczne;
opór gleby w miejscu ofiary;
inne powiązane czynniki.
Wartość prądu Ih w tym przypadku można określić zależnością:
Ih=Uf/(Rh+Rob+Rp+R0).
Przypomnijmy, że rezystancje: ludzkiego ciała Rh, butów Rb, podłogi Rn i uziemienia w punkcie zerowym R0 są mierzone w omach.
Im mniejszy mianownik, tym większy prąd jest generowany. Jeśli pracownik nosi buty przewodzące, np. jego stopy są mokre lub podeszwy są wyłożone metalowymi gwoździami, a dodatkowo znajduje się na metalowej podłodze lub wilgotnym podłożu, to możemy przyjąć, że Rb = Rp = 0. Zapewnia to najbardziej niekorzystną sytuację dla życia ofiary.
Ih=Uf/(Rh+R0).
Przy napięciu fazowym 220 woltów otrzymujemy Ih \u003d 220 / 1000 \u003d 0,22 A. Lub śmiertelny prąd niebezpieczny 220 mA.
Teraz obliczmy wariant, w którym pracownik używa sprzętu ochronnego: butów dielektrycznych (Rb = 45 kOhm) i podstawy izolacyjnej (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015 A.
Otrzymaliśmy bezpieczną wartość prądu 1,5 mA.
Sieć trójfazowa z izolowanym przewodem neutralnym
Nie ma bezpośredniego połączenia galwanicznego między punktem zerowym źródła prądu a potencjałem ziemi. Napięcie fazowe przykładane jest do rezystancji warstwy izolacyjnej Riz, która ma bardzo dużą wartość, która jest kontrolowana podczas pracy i stale utrzymywana w dobrym stanie.
Obwód przepływu prądu przez ciało człowieka zależy od tej wartości w każdej z faz. Jeśli weźmiemy pod uwagę wszystkie warstwy rezystancji prądu, to jej wartość można obliczyć ze wzoru: Ih=Uf/(Rh+Rb+Rp+(Riz/3)).
W najbardziej niekorzystnym przypadku, gdy zostaną stworzone warunki maksymalnego przewodnictwa przez buty i podłogę, wyrażenie przyjmie postać: Ih=Uf/(Rh+(Riz/3)).
Jeśli weźmiemy pod uwagę sieć 220 woltów z izolacją warstwową 90 kOhm, otrzymamy: Ih \u003d 220 / (1000 + (90000/3)) \u003d 0,007 A. Taki prąd 7 mA będzie dobrze odczuwalny, ale nie będzie w stanie spowodować śmiertelnych obrażeń.
Zauważ, że w tym przykładzie celowo pominęliśmy opór podłoża i butów. Jeśli zostaną uwzględnione, prąd spadnie do bezpiecznej wartości, rzędu 0,0012 A lub 1,2 mA.
Wnioski:
1. w obwodach z izolowanym punktem neutralnym łatwiej jest zapewnić bezpieczeństwo pracownikom. Zależy to bezpośrednio od jakości warstwy dielektrycznej drutów;
2. w tych samych okolicznościach dotknięcia potencjału jednej fazy obwód z uziemionym punktem zerowym jest bardziej niebezpieczny niż z izolowanym.
Rozważmy przypadek dotknięcia metalowej obudowy urządzenia elektrycznego, jeżeli izolacja warstwy dielektrycznej na potencjale fazowym jest w nim przerwana. Kiedy osoba dotknie tego ciała, prąd przepłynie przez jego ciało do ziemi, a następnie przez przewód neutralny do źródła napięcia.
Obwód zastępczy pokazano na poniższym obrazku. Obciążenie wytworzone przez urządzenie ma rezystancję Rn.
Rezystancja izolacji Riz wraz z R0 i Rh ogranicza międzyfazowy prąd kontaktowy. Wyraża się to stosunkiem: Ih=Uf/(Rh+Riz+R®).
W tym przypadku z reguły już na etapie projektu dobierając materiały dla przypadku gdy R0=0 stara się spełnić warunek: Riz> (Uf / Ihg) -Rh.
Wartość Ihg nazywana jest progiem niedostrzegalnego prądu, którego wartości dana osoba nie odczuje.
Wnioskujemy: rezystancja warstwy dielektrycznej wszystkich części przewodzących prąd względem obrysu ziemi decyduje o stopniu bezpieczeństwa instalacji elektrycznej.
Z tego powodu wszystkie takie rezystancje są znormalizowane i uwzględnione w zatwierdzonych tabelach. W tym samym celu to nie same rezystancje izolacji są normalizowane, ale prądy upływowe, które przepływają przez nie podczas testowania.
Napięcie krokowe
W instalacjach elektrycznych z różnych powodów może dojść do wypadku, gdy potencjał fazowy bezpośrednio zetknie się z pętlą masy. Jeśli na napowietrznej linii elektroenergetycznej jeden z drutów pęka pod wpływem różnego rodzaju obciążeń mechanicznych, to właśnie w tym przypadku objawia się podobna sytuacja.
W tym przypadku w miejscu styku przewodu z ziemią powstaje prąd, który wokół miejsca styku tworzy strefę rozprzestrzeniania się – platformę, na powierzchni której pojawia się potencjał elektryczny. Jego wartość zależy od prądu zwarciowego Iz oraz specyfiki gruntu r.
Osoba, która znajdzie się w granicach tej strefy, podlega działaniu napięcia krokowego Ush, jak pokazano na lewej połowie rysunku. Obszar strefy rozprzestrzeniania jest ograniczony konturem, w którym nie ma potencjału.
Wartość napięcia krokowego oblicza się ze wzoru: Ush=Uz∙β1∙β2.
Uwzględnia napięcie fazowe w miejscu rozpływania się prądu - Uz, które określają współczynniki charakterystyki rozpływu napięcia β1 oraz wpływ rezystancji butów i nóg β2. Wartości β1 i β2 są publikowane w podręcznikach.
Wartość prądu przepływającego przez ciało ofiary oblicza się ze wzoru: Ih=(Uz∙β1∙β2)/Rh.
Po prawej stronie rysunku, w pozycji 2, ofiara styka się z potencjałem przewodu zwartego do masy. Wpływa na to różnica potencjałów między punktem styku z dłonią a konturem ziemi, która wyraża się napięciem styku Upr.
W tej sytuacji prąd oblicza się ze wzoru: Ih=(Uph.c.∙α )/Rh
Wartości współczynnika rozrzutu α mogą zmieniać się w granicach 0÷1 i uwzględniać charakterystyki, które wpływają na Upr.
W rozpatrywanej sytuacji obowiązują te same wnioski, co przy tworzeniu styku jednofazowego dla poszkodowanych w normalnej pracy instalacji elektrycznej.
Jeśli osoba znajduje się poza obecną strefą rozprzestrzeniania się, to znajduje się w strefie bezpiecznej.
1) Kontakt jednofazowy z przewodem sieciowym z izolowanym przewodem neutralnym o dobrej izolacji (ryc. 1):
Rysunek 1 - Jednofazowe włączenie osoby do sieci elektrycznej.
Prąd przepływający przez osobę I h powraca do źródła prądu przez izolację przewodów sieci, która w dobrym stanie ma dużą rezystancję izolacji R na zewnątrz. Do 1000 V R out wynosi 0,5 MΩ lub więcej. Prąd przepływający przez ludzkie ciało określa wyrażenie:
(1)
gdzie Rh jest rezystancją ludzkiego ciała, do obliczeń przyjmuje się 1000 omów;
R out - rezystancja izolacji faz względem ziemi;
U f - napięcie fazowe
Biorąc pod uwagę opór butów R około i podłogi R p, połączony szeregowo z oporem ciała ludzkiego R h, prąd przepływający przez osobę będzie równy:
(2)
2) Styk jednofazowy z uziemionym neutralnym przewodem sieciowym (rys. 2):
Rysunek 2 — Styk jednofazowy z uziemioną siecią neutralną
Wielkość prądu przepływającego przez człowieka jest określona tylko przez rezystancję ludzkiego ciała, wartości rezystancji izolacji przewodów nie wpływają na prąd przepływający przez ludzkie ciało.
, (3)
gdzie R 0 jest neutralną rezystancją uziemienia. Przy Ul = 380 V R 0 nie przekracza 4 0 m, można to pominąć w obliczeniach. W tym przypadku odporność podłogi i butów odgrywa dużą rolę w bezpieczeństwie ludzi, ponieważ. połączony szeregowo z osobą w szeregu.
(4)
Kiedy R p \u003d 0 i R około \u003d 0
ja godz = = 0,22 A = 220 mama> 100 mama >> 10 mama ,
to jest bardzo niebezpieczne!
W przypadku zwarcia fazy do ziemi sieć z izolowanym przewodem neutralnym (rys. 4) okazuje się bardziej niebezpieczna niż uziemiona (rys. 5). Ponieważ w sieci z izolowanym punktem neutralnym napięcie, które określa natężenie prądu płynącego przez ludzkie ciało, wynosi U l, aw sieci z uziemionym punktem neutralnym mieści się w zakresie:
U l > U pr > U f
Rysunek 4 — Sieć z izolowanym punktem neutralnym
ja godz= 
, (7)
gdzie Rh jest oporem ciała ludzkiego;
R zm - rezystancja zwarcia fazy uziemienia
W przypadku zaniku fazy na korpusie urządzenia, które w normalnych warunkach nie powinno być pod napięciem, osoba pracująca z tym sprzętem znajduje się w trybie dotykowym jednofazowym. Do ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym w sieci z używany jest izolowany przewód neutralny uziemienie ochronne (rys. 6).
Rysunek 5 — Sieć z uziemionym punktem neutralnym
Ziemia ochronna
Uziemienie ochronne jest przeprowadzane w celu zapewnienia bezpieczeństwa ludzi w przypadku naruszenia izolacji części pod napięciem. Uziemienie służy również do ochrony urządzeń elektrycznych, budynków i konstrukcji przed działaniem elektryczności atmosferycznej.
Uziemienie ochronne to celowe połączenie z ziemią lub jej odpowiednikiem metalowych części sprzętu, które normalnie nie są pod napięciem, ale mogą znaleźć się pod napięciem w wyniku naruszenia izolacji instalacji elektrycznych.
Działanie uziemienia ochronnego polega na obniżeniu napięcia między ramą urządzenia będącego pod napięciem a uziemieniem do bezpiecznej wartości.
Wyjaśnijmy to na przykładzie sieci z izolowanym punktem neutralnym (rys. 6). Jeżeli korpus urządzenia elektrycznego nie jest uziemiony i styka się z fazą, to dotknięcie takiego ciała przez człowieka jest równoznaczne z przełączanie jednofazowe. Jeśli obudowa jest uziemiona, potencjał uziemienia obudowy spada do bezpiecznie niskiej wartości.
Rysunek 6 — Uziemienie ochronne
Konieczne jest uziemienie metalowych części instalacji elektrycznych, obudów maszyn elektrycznych, transformatorów, urządzeń, lamp, napędów urządzeń elektrycznych, uzwojeń wtórnych przekładników, ram rozdzielnic, tablic sterowniczych, szaf itp.
Uziemienie ochronne stosuje się w trójfazowych sieciach trójprzewodowych o napięciu do 1000 V z izolowanym punktem zerowym oraz w sieciach o napięciu 1000 V i wyższym - z dowolnym trybem neutralnym (ryc. 3.18).
Przeciek stały prąd płynący przez ludzkie ciało powoduje ból w miejscu styku iw stawach kończyn. Z reguły wpływ prądu stałego na organizm ludzki powoduje oparzenia Lub szok bólowy, co w ciężkich przypadkach może prowadzić do zatrzymania oddechu lub krążenia.
W przypadku, gdy osoba dotknie jednofazowych lub dwufazowych sieci prądu przemiennego w dowolnym trybie sieci względem ziemi (odizolowanej od ziemi, z uziemionym biegunem, z uziemionym punktem środkowym), ponieważ w tym przypadku prąd przepływający przez osobę jest określony jedynie przez opór elektryczny jego ciała.
Stopień zagrożenia i skutki porażenia prądem elektrycznym zależą od: schematu „podłączenia” osoby do obwodu elektrycznego; w sieci elektrycznej:
trójfazowy czteroprzewodowy z uziemionym przewodem neutralnym;
trójfazowy z izolowanym przewodem neutralnym.
Porażenie prądem elektrycznym człowieka może być spowodowane jednobiegunowym (jednofazowym) lub dwubiegunowym (dwufazowym) dotknięciem przewodzącej prąd części instalacji.
Połączenie jednofazowe jest mniej niebezpieczne niż połączenie dwufazowe, ale występuje znacznie częściej i jest główną przyczyną obrażeń elektrycznych. W tym przypadku neutralny tryb sieci elektrycznej ma decydujący wpływ na wynik uszkodzenia.
Gdy jedna z faz sieci z izolowanym przewodem neutralnym zostanie dotknięta szeregowo z rezystancją człowieka, włączają się rezystancje izolacji i pojemności względem ziemi pozostałych dwóch nieuszkodzonych faz.
Schemat osoby dotykającej jednej fazy sieci z uziemionym punktem neutralnym
Wraz ze wzrostem rezystancji izolacji zmniejsza się ryzyko porażenia prądem elektrycznym.
Podczas pracy awaryjnej tej samej sieci, gdy dojdzie do zwarcia międzyfazowego doziemnego, napięcie w punkcie neutralnym może osiągnąć napięcie fazowe, napięcie faz nieuszkodzonych względem ziemi zrówna się z napięciem sieciowym. W takim przypadku, jeśli osoba dotknie jednej fazy, będzie pod napięciem liniowym, prąd przepłynie przez nią wzdłuż ścieżki „ręka-stopa”. W tej sytuacji rezystancja izolacji przewodów nie odgrywa żadnej roli w wyniku uszkodzenia. Takie porażenie prądem najczęściej prowadzi do śmierci.
Przykłady pokazują, że przy pozostałych warunkach jednofazowe podłączenie osoby do sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż do sieci z uziemionym punktem neutralnym.
Najbardziej niebezpieczne jest dwufazowe podłączenie osoby do sieci elektrycznej, ponieważ spada ona pod napięciem liniowym sieci, niezależnie od trybu neutralnego i warunków pracy sieci.
7.9. Czas trwania bieżącej ekspozycji.
Czas trwania aktualnej ekspozycji jest często czynnikiem, od którego zależy ostateczny wynik zmiany. Im dłuższy wpływ prądu elektrycznego na organizm ludzki, tym poważniejsze konsekwencje uszkodzenia. Po 30s opór ludzkiego ciała na przepływ prądu spada o około 25%, a po 90s - o 70%.
Ustalono, że porażenie prądem jest możliwe tylko wtedy, gdy serce człowieka jest w całkowitym spoczynku, gdy nie ma kompresji (skurczu) ani relaksacji (rozkurczu) komór serca i przedsionków. Dlatego przez krótki czas oddziaływanie prądu może nie pokrywać się z fazą całkowitego rozluźnienia, jednak wszystko, co zwiększa częstość akcji serca, zwiększa prawdopodobieństwo zatrzymania krążenia podczas wstrząsu elektrycznego o dowolnym czasie trwania. Do takich powodów należą: zmęczenie, pobudzenie, głód, pragnienie, strach, spożywanie alkoholu, narkotyków, niektórych narkotyków, palenie tytoniu, choroby itp.
Na stopień porażenia prądem elektrycznym mają wpływ: siła prądu, napięcie, rodzaj prądu, droga prądu przez organizm człowieka, indywidualne cechy organizmu człowieka, jego stan psychiczny, obecność alkoholu i narkotyków w organizmie, mikroklimat parametry, czas przebywania osoby pod wpływem prądu elektrycznego.
Przechodząc przez ludzkie ciało, prąd elektryczny ma 4 rodzaje efektów:
działanie termiczne- objawia się oparzeniami poszczególnych części ciała, nagrzaniem do wysokich temperatur naczyń krwionośnych, krwi, nerwów, serca, mózgu, co powoduje poważne zaburzenia narządów.
Działanie elektrolityczne- rozkład płynu organicznego (limfy i krwi) z naruszeniem jego składu.
działanie mechaniczne- (dynamiczne) rozwarstwienie, pęknięcie tkanek ciała (mięśnie serca, naczynia krwionośne) w wyniku efektu elektrodynamicznego; natychmiastowe wybuchowe tworzenie się pary z płynu tkankowego i krwi przegrzanej przez prąd.
biologiczny- objawia się naruszeniem procesów biologicznych zachodzących w organizmie, któremu towarzyszy podrażnienie (zniszczenie) nerwów i innych tkanek oraz oparzenia, ustanie czynności narządów oddechowych i krążenia.
Narażenie na prąd elektryczny może spowodować miejscowe obrażenia lub ogólne porażenie prądem elektrycznym.
DO lokalny obejmują: oparzenia eklektyczne, metalizację skóry, uszkodzenia mechaniczne, elektroftalmię (zapalenie błon zewnętrznych oczu).
DO ogólny: porażenie prądem elektrycznym, które dotyka (lub grozi uszkodzeniem) całego ciała z powodu naruszenia normalnego funkcjonowania ważnych narządów. Ogólnym urazom towarzyszy pobudzenie różnych grup mięśni ciała ludzkiego, co może prowadzić do drgawek, porażenia narządów oddechowych serca i zatrzymania akcji serca.
35. Czynniki wpływające na ciężkość porażenia prądem elektrycznym
Czynniki decydujące o ryzyku porażenia prądem:
1. Elektryczny:
Napięcie;
Rodzaj prądu;
Jego częstotliwość;
Ludzki opór elektryczny.
2. Nieelektryczne:
Indywidualne cechy osoby;
Czas trwania prądu;
Jego droga przez człowieka.
3. Stan środowiska .
4. Prąd elektryczny o najmniejszej mocy który wywołuje u ludzi irytujące uczucie nazywa się próg odczuwalnego prądu. Jest to około 1,1 MA dla częstotliwości prądu 50 Hz, a dla prądu stałego - 6 MA.
36. Jednofazowe i dwufazowe włączenie osoby do różnych sieci elektrycznych
Porażenie prądem występuje, gdy obwód elektryczny jest zamknięty przez ludzkie ciało. Dzieje się tak, gdy osoba dotyka co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, między którymi występuje pewne napięcie. Włączenie osoby do obwodu może nastąpić według kilku schematów: między drutem a ziemią, zwanym włączeniem jednofazowym; między dwoma przewodami - przełączanie dwufazowe. Schematy te są najbardziej typowe dla trójfazowych sieci prądu przemiennego. Możliwe jest również jednoczesne połączenie między dwoma przewodami i masą; między dwoma punktami ziemi o różnych potencjałach itp.
Jednofazowe włączenie osoby do sieci to bezpośredni kontakt osoby z częściami instalacji elektrycznej lub sprzętu, które normalnie lub przypadkowo znajdują się pod napięciem. W takim przypadku stopień zagrożenia uszkodzenia będzie różny w zależności od tego, czy sieć elektryczna posiada przewód neutralny uziemiony czy izolowany, a także w zależności od jakości izolacji przewodów sieciowych, ich długości, sposobu działania oraz liczby innych parametrów. Po podłączeniu do sieci jednofazowej z uziemionym punktem zerowym osoba znajduje się pod napięciem fazowym, które jest 1,73 razy mniejsze niż napięcie liniowe i jest narażona na działanie prądu, którego wartość zależy od wartości fazy napięcia instalacji i rezystancji ludzkiego ciała.Dodatkowe działanie ochronne zapewnia izolacja podłogi, na której stoi człowiek, oraz buty.
Dotyk dwufazowy jest z reguły bardziej niebezpieczne, ponieważ na ciało człowieka przykładane jest najwyższe napięcie w danej sieci (dla sieci trójfazowej - liniowe), a prąd //r przepływający przez ciało człowieka okazuje się niezależny trybu zerowego (dla sieci trójfazowej) lub obecności uziemienia jednego z przewodów w sieci jednofazowej i ma największe znaczenie. Przypadki dotyku dwufazowego są bardzo rzadkie.