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 однополюсном прикосновении человек, стоящий на земле, касается рукой или головой неизолированных токоведущих частей (рис. 19, а ; 6, а ). Ток протекает по пути «рука – нога» или «голова – нога».

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 ).

Изоляцию человека от земли может обеспечить сопротивление пола и обуви. При этом ток проходит по пути «рука – рука» или «голова – рука».

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.
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

U пp = Ф р – Ф н = I з r(1/r –1/c)/2p, (8)

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; R 0 – сопротивление заземлителя
в центральной точке трансформатора на подстанции

Напряжение прикосновения по мере удаления от заземлителя увеличивается и на расстоянии более 20 метров становится равным фазному напряжению сети. Поражение человека электрическим током может произойти также вследствие его попадания под шаговое напряжение. В этом случае ток протекает в теле человека по пути «нога – нога». Напряжением шага называется разность потенциалов между двумя точками земли, на которые одновременно опирается человек при перемещении в поле растекания тока в земле.

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, R 3 – сопротивление заземлителя,
U пр1, U пр2, U пр3 – напряжения прикосновения, U 3 – напряжение заземлителя

Рис. 22. Напряжение шага: U ш1, U ш2 – напряжение шага,
U 3 – 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 з а /r (c 2 + а c), (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.

С момента появления биткоина курс криптовалют неуклонно рос – именно поэтому многие предпочитали хранить сбережения в токенах. Но анонс libra 2019 поколебал эту тенденцию. Конечно, снижение курса за биткоин с 12 000 долларов до 9800 – не слишком значительная потеря для человека, купившего токен в 2008 году за 3 доллара. Но для того, кто приобрел монету в начале года за 10 тысяч – уже чувствительно.

Причины снижения курса

Дело в том, что появление libra crypto мировая банковская система восприняла как угрозу существующему порядку и задействовала регуляторные механизмы. А так как либра выходит в обращение только в первом полугодии 2020 года, то прессинг ударил по действующим криптовалютам.
Такой «удар на опережение» связан с тем, что либра будет опираться на многомиллионную аудиторию социальных сетей фейсбук и инстаграм, а курс будет независимым и формируемым специальным ресурсом, созданным компаниями-инвесторами (таковых насчитывается 28). Соответственно, ее старт сразу будет высоким, и финансисты боятся не успеть отреагировать.

В то же время по заявленным характеристикам многие предпочтут buy libra , потому что:
• проценты за транзакции ожидаются чисто символические;
• можно будет вовсе не переводить токены либры в национальные валюты, расплачиваясь непосредственно ими за все товары и услуги по всему миру через приложения, работающие по технологии блокчейн;
• полная анонимность – токен «рождается» в момент его покупки и «умирает» при оплате.

Кроме многомиллионной аудитории пользователей успех либры обеспечивается и серьезностью инвесторов – это транснациональные корпорации в области совершения электронных платежей, медиагрупп и инновационных технологий.

Стандарты и нормативные правила выделяют два вида опасных прикосновений: прямое и косвенное. В данной статье речь пойдет о мерах защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении.

Косвенное прикосновение обозначает контакт человека с открытой проводящей частью оборудования, которая в нормальном режиме работы электроустановки не находится под напряжением, но по какой-то причине оказалась под напряжением, например из-за повреждения изоляции. В этом случае случайный контакт человека с этой частью может оказаться крайне опасным, поскольку через тело человека потечет ток.

Для защиты при косвенном прикосновении, чтобы предупредить поражение людей или животных электрическим током в случае повреждения изоляции, применяют специальные меры, отдельно или сразу несколько из них:

защитное заземление;

автоматическое отключение питания;

уравнивание потенциалов;

выравнивание потенциалов;

двойная или усиленная изоляция;

сверхнизкое (малое) напряжение;

защитное электрическое разделение цепей;

изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Защитное заземление

Для обеспечения электробезопасности выполняют защитное заземление оборудования. Это заземление отличается от функционального заземления, и подразумевает соединение проводящей, потенциально опасной части оборудования с заземляющим устройством.

Функция защитного заземления - устранить опасность для человека стоящего на земле, и прикоснувшегося к части оборудования, которое оказалось под напряжением из-за замыкания. Все потенциально опасные проводящие части оборудования соединяются с землей посредством заземляющих проводников, соединенных с заземлителем. Благодаря защитному заземлению, напряжение заземленных частей уменьшается до безопасного относительно земли значения.

Защитное заземление применяется к оборудованию, работающему под напряжением до 1000 вольт:

к однофазному, изолированному от земли и к трехфазному с изолированной нейтралью;

к оборудованию, работающему в сетях с напряжением выше 1000 вольт с заземленной нейтралью и с изолированной нейтралью.

Заземлителем для защитного заземления может служить специально для этой цели искусственно заземленный проводник (искусственный заземлитель), либо какой-нибудь проводящий объект, находящийся в земле, например железобетонный фундамент (естественный заземлитель). Коммуникационные трубопроводы, например канализационные, газовые или трубопровод системы отопления, для этой цели использовать запрещено.

Автоматическое отключение питания

В целях защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении, реализуют автоматическое отключение питания путем размыкания сразу нескольких фазных проводников, а в некоторых случаях еще и нулевого проводника. Данный способ защиты сочетается с системами защитного заземления и зануления. Применим он и в тех случаях, когда защитное заземление реализовать невозможно.

Этот способ защиты относится к быстродействующим системам, способным за время менее 0,2 секунд отключить оборудование от сети в случае наступления опасной ситуации. Целесообразно применять защитное отключение ручных электроинструментов, мобильных электроустановок, бытовых электроприборов.

Когда фаза замыкается на корпус, либо сопротивление изоляции относительно земли сильно падает, или при соприкосновении токоведущей части с телом человека, электрические параметры цепи изменяются, и это изменение выступает сигналом , состоящего из прибора защитного отключения и выключателя. Прибор защитного отключения регистрирует изменение параметров цепи и подает сигнал на выключатель, который в свою очередь отключает опасный прибор от сети.

УЗО для защиты при косвенном прикосновении могут реагировать на различные параметры: на токи КЗ в системе зануления или на дифференциальный ток, на напряжение корпуса относительно земли или на напряжение нулевой последовательности. По типу входного сигнала данный УЗО различаются. На оборудовании с автоматическими УЗО, после регистрации аварийной ситуации реализуется уравнивание потенциалов, затем происходит отключение питания.

Уравнивание потенциалов

Если в одной и той же электросети имеется несколько электроустановок, часть корпусов которых заземлена через отдельный заземлитель без соединения с PE-проводником, а часть оборудования имеет соединение с PE-проводником, такое положение дел опасно, и так заземлять электроустановки запрещается. Почему? Потому что если произойдет замыкание фазы на корпус, скажем, двигателя, заземленного отдельным заземлителем, то корпуса зануленных электроустановок окажутся под напряжением относительно земли. Напомним, что зануление - это соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулевым проводником сети.

Опасно здесь то, что оборудование с правильно организованной защитой окажется под напряжением. Печальный опыт из животноводческого хозяйства свидетельствует о том, что такое неправильное заземление оборудования имело следствием массовую гибель животных.

Чтобы избежать подобных опасностей, реализуют уравнивание потенциалов. Проводящие части защищаемого оборудования соединяют, чтобы потенциалы их были одинаковыми, и таким образом обеспечивается электробезопасность электросети при косвенном прикосновении.

Согласно ПУЭ, у электроустановок на напряжение до 1000 вольт между собой соединяют питающей линии системы TN с заземляющим проводником заземляющего устройства систем IT и TT и с заземляющим устройством заземлителя повторного заземления на вводе в здание.

Сюда же присоединяют металлические коммуникационные трубы сооружения, проводящие части каркаса здания, проводящие части централизованных систем кондиционирования и вентиляции, заземляющие устройства системы молниезащиты 3 и 2 кат., проводящие оболочки телекоммуникационных кабелей, а также функциональное заземление, если нет ограничений по ПУЭ. Проводники системы уравнивания потенциалов от всех этих частей присоединяют затем к главной заземляющей шине.

Выравнивание потенциалов

Выравнивание потенциалов позволяет значительно снизить шаговое напряжение на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, которые прокладываются в земле, в полу, либо на их поверхности, и присоединяются к заземляющему устройству. В некоторых случаях применяют специальные покрытия земли. Можно рассматривать выравнивание потенциалов как частный случай уравнивания, если считать проводящий пол сторонней проводящей частью в электроустановке наряду с металлоконструкциями, трубопроводами.

Двойная или усиленная изоляция

Для защиты при косвенном прикосновении, в электроустановках напряжением до 1000 вольт, применяют двойную изоляцию. Основная изоляция защищена независимой дополнительной изоляцией. В случае повреждения дополнительной изоляции, основная изоляция оказывается защищена.

Усиленная изоляция по своей защитной функции аналогична двойной изоляции, ее степень защиты соответствует двойной изоляции.

Проводящие части электроустановок в двойной защитной и усиленной изоляции не присоединяют ни к защитному проводнику, ни к системе уравнивания потенциалов.

Здесь уместным будет отметить, что электроинструмент и ручные электрические машины подразделяются на четыре класса: 0,I,II,III. Далее рассмотрим некоторые детали реализуемых в них защит.

Класс 0. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током. При повреждении изоляции, от косвенного прикосновения человека защищают изолирующие помещения, изолирующие зоны, площадки, изолирующие полы. Примером может служить дрель, металлический корпус которой не имеет заземляющего контакта, при этом вилка двухполюсная. Между кабелем и корпусом, в месте входа кабеля в корпус, обязательно установлена резиновая втулка, обеспечивающая изоляцию.

Класс I. Основная изоляция обеспечивает защиту от поражения током, при этом открытые проводящие части соединены с PE-проводником сети, например стиральные машины с трехполюсной евровилкой защищены именно таким образом.

Класс II. Двойная или усиленная изоляция корпуса. Пример - пластмассовый корпус перфоратора с двухполюсной вилкой и без заземления.

Класс III. Напряжение источника питания не опасно для человека. Это так называемое сверхнизкое (малое) напряжение. Примером может служить бытовой шуруповерт.

Малое (сверхнизкое) напряжение

Малое, или по-другому сверхнизкое напряжение само по себе является защитой при косвенном прикосновении. В сочетании с защитным электрическим разделением цепей, например с применением разделительного трансформатора, безопасность оказывается столь же высокой. Цепи малого напряжения отделяются от цепей высокого напряжения, а в случаях, когда сверхнизкое напряжение выше 60 вольт по постоянному току или выше 25 вольт по переменному току, применяются дополнительные меры: изоляция, оболочка.

Применение сверхнизкого напряжения в электроприборах позволяет отказаться от защитного заземления их проводящих корпусов, кроме ситуаций вынужденного соединения с проводящими частями приборов опасного напряжения. Если малое напряжение используется совместно с автоматическим отключением питания, то один из выводов источника присоединяют к защитному проводнику сети, которая этот источник питает.

Защитное электрическое разделение цепей

В электроустановках напряжением до 1000 вольт реализуется защитное электрическое разделение цепей. При помощи усиленной либо двойной изоляции или основной изоляции и защитного проводящего экрана, одни токоведущие части или цепи отделяются от других. Наибольшее напряжение цепи, которая отделяется, не должно быть выше 500 вольт. Защитное электрическое разделение цепей реализовано например в разделительном трансформаторе. Токоведущие части питаемой цепи прокладываются отдельно от других цепей.

Электрическое разделение цепей значительно повышает безопасность протяженных сетей, благодаря именно разделительным трансформаторам. Участки сетей, изолированные от земли, и имеющие малую протяженность, отличаются незначительной электроемкостью и высоким сопротивлением изоляции, если сравнивать со всей разветвленной сетью. При косвенном прикосновении через тело человека от фазы к земле протечет небольшой ток. Отдельный участок цепи оказывается более безопасным при таком разделении.

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки

Значительное электрическое сопротивление стен и полов некоторых помещений, зон, площадок, обеспечивает достаточную защиту при косвенном прикосновении даже в отсутствие заземления проводящих частей электроустановок напряжением до 1000 вольт. Изолирующие помещения применяют для защиты людей при косвенном прикосновении в случаях, когда иные методы защиты неприменимы или нецелесообразны.

Однако есть важное условие: при напряжении электроустановки более 500 вольт, сопротивление изолирующих стен и пола относительно локальной земли не должно быть ниже 100 кОм в любой точке помещения, а при напряжении до 500 вольт - не менее 50 кОм. Изолированные помещения не предполагают наличия защитного проводника, поэтому в них всеми путями исключен занос потенциала извне на проводящие части зоны.

При технической эксплуатации электрооборудования промышленных предприятий электротравмы могут возникать по следующим причинам:

Прикосновение непосредственной к токоведущим частям электроустановок, действующих под напряжением. Это может произойти из-за неисправности ограждающих устройств электроустановок, ошибочные действия персонала, когда работы выполняются вблизи или непосредственно на токопроводящих элементах, находящихся под напряжением, а также при появлении напряжения (в результате ошибочной подачи) на ранее отключенных электроустановках и участках сети;

Тяжелые и смертельные несчастные случаи (более 200), проанализированы В.Е.Манойловим, показали, что на случайное прикосновение, не вызываемый производственной необходимостью и ошибочной подачей напряжения, в процессе ремонтов и осмотров электроустановок, приходится около 53% всех электротравм;

Прикосновение к металлическим конструктивных частей электроустановок, которые не должны находиться под напряжением, но на корпусах, кожухах и ограждающих устройств может появиться напряжение в результате электрического пробоя или естественного старения изоляции электроустановок, а также при замыкании оголенных проводов из-за обрыва и падения на конструктивные части электроустановок и при отсутствии защитного заземления, эти причины составляют около 22% всех травм;

Прикосновение инструментом и предметами, имеющими малое сопротивление, к изоляции, к токоведущим частям, а также к неметаллических частей электроустановок, оказавшимся под напряжением из-за заводские дефекты в конструкции, при монтаже и изготовления. На эти причины приходится 14% электротравм;

Прикосновение к стенам, полам, строительных конструкций, оказались под шаговое напряжение. Шаговое напряжение возникает при растекании электрического тока от трубопроводов, строительных конструкций, рельсовых путей, на которые перешел электрический ток в результате падения проводов или ухудшения изоляции. Такие причины составляют 2-3%;

Действие дуги при операциях с видмикальнимы устройствами и другие причины. Они составляют около 6%.

Просмотр электротравм, проведенный В.Е.Манойловим, показал, что электротравмы из-за ошибочной подачи напряжения на электроустановки при их ремонтов и осмотров обусловлены неудовлетворительной организацией ремонтных работ, недостаточным знанием работниками правил по технике безопасности.

Очень большой процент электротравм при случайном прикосновении, не вызвано производственной необходимостью (до 30%), и небольшой -при соприкосновения в процессе работы (до 2%) позволяет сделать вывод, что работники, не связанные с эксплуатацией электроустановок, не знают, какую опасность представляет электрический ток для человека.

В ДСТУ 2843-94 "Электротехника. Основные понятия. Термины и определения" установлены термины и определения основных понятий электробезопасности.

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравма - травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм - явление, характеризующееся совокупностью электротравм.

Электрическое замыкание на корпус - случайное электрическое соединение токопроводящей части с металлическими НЕ токоведущими частями электроустановок.

Электрическое замыкание на землю - случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или никак токопроводящими ведущими конструкциями, или предметами, не изолированы от земли.

Ток замыкания на землю - ток, проходящий через место замыкания на землю.

Зона растекания тока замыкания на землю - зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю.

Напряжение относительно земли - напряжение относительно места земли, находящейся вне зоны растекания тока замыкания на землю.

Электрический ток не оказывается органами чувств человека. Поражение человека электрическим током опасно потому, что электрический ток может возникнуть неожиданно на металлических нетоковедущих частях электроустановок, аппаратов, механизмов, а также на поверхности земли, когда человек не применяет средств защиты.

Поражение электрическим током относятся к опасным факторам, отражаются на всем организме. Однако все электротравмы условно разделяют на два основных вида: местные электротравмы, когда возникает местное поражение организма, электрический ожог, электрические знаки, металлизация кожи, общие электротравмы, когда поражается весь организм человека из-за нарушения нервной системы, нормальной деятельности жизненно важных органов и систем - электрический удар.

Электрический ожог - наиболее распространенная электротравма. Это токовый ожог в сетях до 2 кВ и ожог дугой. Температура дуги может быть до 3500 ° С. Дуга может возникать при случайных коротких замыканиях в электроустановках до 6 кВ при проведении работ под напряжением, на щитах и сборках, измерения переносными приборами и др. В сетях с напряжением выше 10 кВ дуга может возникать при приближении человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Электрические знаки - это пятна серого или бледно-желтого цвета. Конфигурация электрического знака соответствует форме токопроводящей части, к которой прикоснулся человек. Такие поражения в большинстве случаев безболезненные.

Металлизация кожи является следствием проникновения вглубь кожи паров металла, когда участок тела находится вблизи от места образования электрической дуги. Такое поражение возможно при отключении открытых рубильников и при коротких замыканиях.

Болезненное ощущение ожога и присутствие инородного тела исчезает с отмиранием поврежденной кожи.

Электрический удар. Сущность его заключается в том, что ток, протекая по всему телу человека, раздражает многочисленные периферические нервные окончания, расположенные как на поверхности тела, так и на поверхности его внутренних органов, так сильно, что в организме наступает после этого торможения координированной работы нервной системы. Результатом этого раздражения и последующего торможения является паралич сердечной деятельности, дыхания и электрический шок

Паралич сердечной деятельности. Деятельность сердца может быть парализована как при непосредственном действии электрического тока, проходящего через область сердца - первичная фибрилляция, так и через рефлекторный спазм артерий - вторичная фибрилляция. Фибрилляция сердца вызывает нарушение кровообращения и если не принять соответствующие меры, восстанавливающие сердечную деятельность, то наступает смерть человека. Фибрилляция сердца - некоординированы хаотичные подергивания многочисленных волокон сердечной мышцы, при которых "насосная" функция его прекращается.

Паралич дыхания. Паралич дыхания является следствием воздействия электрического тока на мышцы грудной клетки, обеспечивающие процесс дыхания. Затруднение дыхания человек начинает ощущать уже при 20-25 мА переменного тока, усиливается с ростом значения тока. При длительном воздействии такого тока наступает асфиксия -удушення-за недостатка кислорода и избыток углекислоты в организме человека.

Электрический шок. Это нервно-рефлекторная реакция организма, сопровождающаяся расстройством дыхания, кровообращения, обмена веществ и ин.ш.

Степень опасности воздействия электрического тока зависит от:

Силы электрического тока, протекающего через человека;

Рода и частоты тока;

Пути протекания электрического тока через тело человека;

Длительности воздействия тока на человека;

Индивидуальных особенностей человека;

Условий внешней среды, в которой работает человек.

Сила электрического тока, протекающего через человека, является основным фактором, определяющим исход поражения электрическим током. Значение напряжения, под которой оказался человек, и сопротивление ее тела влияют на исход поражения человека только в той мере, в которой напряжение и сопротивление человека определяют значение электрического тока, протекающего через человека.

Если увеличивается сила электрического тока, опасность поражения человека тоже увеличивается. Различают несколько состояний человека, возникающих при определенных значениях тока.

Ощутимый ток - электрический ток силой от 0,6 до 1,5 мА, что вызывает при прохождении через организм ощутимое раздражение.

Ток, не отпускает - электрический ток, вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажата токопроводящая часть. При токе 3-5 мА (50 Гц) раздражается вся кисть руки, которая касается токоведущих частей, при 8-10 мА боль охватывает всю руку, а при 15 мА судороги мышц рук становятся непреодолимыми, а боль невыносимой. Человек при этом не может разжать руку, в которой зажата токопроводящая часть.

Предельный фибриляцийний ток - наименьшее значение фибриляцийного тока. Значение его лежит в пределах от 100 мА до 5 А для тока 50 Гц и от 300 мА до 5 А для постоянного тока.

Постоянный и переменный ток более 5 А обусловливают мгновенную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции. Рядом с остановкой сердца происходит прекращение дыхания, даже после кратковременного воздействия следует восстанавливать путем искусственного дыхания. Длительное воздействие больших токов, кроме того, вызывает ожоги тела, разрушение внутренней структуры ткани организма, поражение отдельных органов, приводящие к смертельному исходу.

Сопротивление тела человека состоит из электрического сопротивления различных тканей тела, которые имеют разные значения. Удельное объемное сопротивление (Ом-м), например, при переменном токе 50 Гц составляет:

Сухой кожи - от 3-10 3 до 2-10 4;

Костей от 1-10 4 до 2 10 шесть;

Жировой ткани - от 30 до 60;

Мышечной ткани - от 1,5 до 3;

Крови - от 1 до 2;

Спинномозговой жидкости - от 0,5 до 0,6.

Кожа имеет наибольший удельный сопротивление, что, главным образом, и определяет электрическое сопротивление тела человека. Кожа человека имеет два основных слоя: наружный - эпидермис и внутренний - дерма. Внешний слой кожи состоит из рогового и росткового слоев. Роговой слой кожи представляет собой несколько десятков слоев ороговевших клеток, имеющих чешуйчатую строение и плотно прилегают друг к другу. В этом слое форуме кровеносных сосудов и нервов. Толщина рогового слоя на отдельных участках тела может достигать 0,2 мм и более. На ладонях и подошвах, подвергающихся механическим воздействиям, толщина этого слоя наибольшая. Роговой слой наиболее прочный в сухом состоянии его удельное электрическое сопротивление 10 пять -10 6 Ом-м.

Измерен между двумя электродами, наложенными на поверхность тела при напряжении до 15-20 В, сопротивление тела человека может составлять 3-10 3 1-10 5 Ом. Если на этом участке удалить (соскрести) только роговой слой кожи, то сопротивление уменьшится до 1-10 3 -5-10 3 Ом, а если весь внешний слой кожи (эпидермис) - то до 500-700 Ом. Электрическое сопротивление тканей под кожей человека при вполне удаленной коже примерно 300-500 Ом.

Таким образом, из этого можно сделать вывод, что электрическое сопротивление тела человека при включении ее в цепь тока состоит из трех последовательно включенных сопротивлений (рис.12.1), два из которых - сопротивление наружного слоя кожи (эпидермиса) Z е и внутреннего сопротивления тканей тела и? . В свою очередь, сопротивление эпидермиса Z е состоит из активной и? Е и емкостной составляющих С является, включенных параллельно. Обкладками конденсатора С является является электрод прикасается к поверхности кожи, с одной стороны, и хорошо проводящие ткани, лежащие под наружным слоем кожи, с другой, а диэлектриком между ними есть слой эпидермиса.

Если кожа увлажнена, то она в полтора-два раза меньшее сопротивление, чем сухая, так как влага растворяет на поверхности кожи соли и кислоты, выделяемых из организма с потом и тогда сопротивление кожи будет меньше. Длительное увлажнение делает роговой слой кожи, в результате его насыщения влагой, почти целиком ведущим. Таким образом, потоотделение и загрязнения кожи делают кожу человека электропроводной, и, следовательно, защитная функция рогового слоя кожи, как диэлектрика, в таких условиях теряется. Поражение электрическим током в таких условиях увеличивается, так как при прочих равных условиях электрический ток, протекающий через человека, растет и растет опасность человека.

Сопротивление тела человека может резко изменяться и зависит от места соприкосновения электрического провода к телу, величины тока, протекающего по телу, приложенного напряжения, рода и частоты тока, площади прикосновения к токопроводящей части, длительности протекания электрического тока.

Электрическое сопротивление тела человека зависит от прикосновения к токопроводящей части, потому что, во-первых, меняется длина пути прохождения электрического тока, во-вторых, из-за разной толщины рогового слоя кожи, в-третьих, из-за неравномерности распределения потовых желез по поверхности тела.

Наименьшее сопротивление имеет кожа лица, шея, паховые впадины, руки на участке выше ладоней с внутренней стороны и тыльной стороны кисти руки. Больше электрический ток у человека вызывает быструю рефлекторную реакцию организма, что проявляется в повышенном потоотделении в месте соприкосновения токопроводящей части, что, в свою очередь, способствует снижению сопротивления кожи в месте соприкосновения, росту тока и опасности человека.

Более повышенное напряжение, в цепи которой оказывается человек, вызывает уменьшение сопротивления в десятки раз, что в сети может составлять 300 Ом. Объясняется это пробоем рогового слоя может возникать даже при напряжении около 50 В.

Постоянному току сопротивление тела человека больше, чем переменном электрическом тока любой частоты. С ростом частоты полное сопротивление тела человека уменьшается, так как уменьшается емкостная составляющая полного сопротивления. В принципе, если частота возрастает до бесконечности, то полное сопротивление тела человека стремится к внутреннему сопротивлению тела. Большая площадь токоведущей части, к которой прикасается человек, уменьшает полное сопротивление тела человека.

Если протекание тока через человека длительное, то оно способствует снижению полного сопротивления тела человека, вследствие повышенного кровоснабжения и, следовательно, повышенного потоотделения. При напряжениях 2 030 В за 1-2 мин. сопротивление может снижаться в среднем на 25%.

Сопротивление тела человека (электрический) зависит от физиологических факторов и окружающей среды. Сопротивление тела у женщин меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых. Неожиданные звуковые и световые раздражители, а также болезненные уколы и удары способны вызвать снижение сопротивления тела человека на 20-50% в течение нескольких минут. В закрытых помещениях, где парциальное давление кислорода меньше, сопротивление тела человека уменьшается, а, следовательно, опасность поражения увеличивается.

Род и частота электрического тока влияют на исход поражения человека. Опыт показывает, что переменный ток 50 Гц в большей степени раздражает организм человека, чем равный ему постоянный. Однако это имеет место лишь при напряжениях до 300 В. Считается, что при напряжениях выше 300 В опасность постоянного тока преобладает над переменным током 50 Гц.

Если частота электрического тока увеличивается от 0 до 50 Гц опасность поражения увеличивается, поскольку растет ток через человека через емкостную составляющую сопротивления тела человека. Однако при дальнейшем увеличении частоты тока, действует на человека, наблюдается снижение опасного воздействия электрического тока, в частности электрического удара, опасность которого полностью отсутствует при частоте близкой к 10 кГц.

При частотах 10 кГц и выше существует только опасность ожога при прикосновении к токоведущим частям.

Путь электрическому току, протекающего через человека, играет значительную роль при поражении, так как на его пути могут оказаться жизненно важные органы тела человека - сердце, легкие, головной мозг и др.

Наиболее опасными путями, именуемых петлями тока, являются петли голова - руки и голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг. Эти петли в практике эксплуатации электроустановок встречаются редко.

Большую опасность представляет прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок уязвимыми рефлексогенными зонами - виски, шея, грудь, который может привести к поражению электрическим током.

Продолжительность воздействия электрического тока в значительной степени определяет результат поражения, так как с увеличением времени воздействия величина тока через тело человека растет, затем снижается защитная функция организма, а также повышается вероятность воздействия тока на мышцу сердца, когда он находится в наиболее уязвимом состоянии.

Мышцу сердца в различные фазы его деятельности 1-1,5 с неодинаково чувствителен к электрическому току. Считается, что наиболее уязвимой является фаза, которая длится порядка 0,2 с - период, когда заканчивается сокращения желудочков сердца, и мышца его переходит в расслабленное состояние.

Если во время этой фазы через сердце проходит электрический ток, то при некоторых его значениях может возникать фибрилляция сердца.

Поэтому, чем меньше длительность протекания тока через организм человека, тем меньше вероятность его влияния на мышцу сердца в трудной фазе. Иными словами, при продолжительности воздействия тока на человека, равный продолжительности кардиоциклах 0,75-1 с, опасность возникновения фибрилляции сердца велика. При длительности воздействия электрического тока 0,2 с и менее, опасность возникновения фибрилляции мала, а, следовательно, опасность поражения током человека резко уменьшается.

Индивидуальные особенности организма. Человек, страдающий заболеваниями сердечно-сосудистой системы или органов внутренней секреции и нервной системы, больше подвержена воздействию электрического тока, чем здоровые.

В то время как человек в сосредоточенном состоянии, например, подготовлена к возможности воздействия электрического тока, то она меньше подвергается опасности воздействия тока, при прочих равных условиях.

Условия внешней среды определяют результат поражения в той мере, в какой они способствуют снижению значение электрического тока, протекающего через человека, и ограничивающие факторы, которые снижают электрическое сопротивление организма.

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

Возможны два случая прикосновений:

1) к двум линейным проводам одновременно;

2) к одному линейному проводу.

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

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

U л — линейное напряжение установки в В;

U ф — фазовое напряжение в В;

R ч — сопротивление человека в Ом.

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

Такой ток является, безусловно, опасным для жизни человека.

Рис. 6. Схема пути электрического тока :

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Такой ток опасен для жизни.

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

Такой ток безопасен для человека.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 7.

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

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

где R 0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали в Ом;

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

ρ - удельное сопротивление грунта в Ом*см;

а — длина шага в см;

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

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

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

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