Электробезопасность.

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий обеспечивающих защиту человека от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, статического электричества и электромагнитного СВЧ излучения.

Виды поражения человека электрическим током.

Действие тока на организм может быть термическим, электролитическим и биологическим. Термическое действие тока на организм человека выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических тканях, что вызывает нарушение их физико-химического состава. При биологическом воздействии наблюдается раздражение и возбуждение живых тканей, которое сопровождается самопроизвольным сокращением мышц, а также нарушением биологических процессов. В результате этого могут быть нарушены деятельность органов дыхания и кровообращения. Действие электрического тока может привести к электротравмам двух видов: местным и общим (типа электрический удар). Различают следующие местные электротравмы: электрические ожоги, электрические знаки, механические повреждения и электроофтальмия. Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через тело человека (контактный ожог), а также могут быть вызваны действием электрической дуги (дуговой ожог). В первом случае ожог носит легкий характер и сопровождается образованием пузырей и покраснением кожи. Ожог, вызванный электрической дугой носит тяжелый характер при котором происходит обугливание кожи. Электрические знаки имеют форму четко выраженных пятен серого и бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека. Электрические знаки болезненны, но подаются лечению. Металлизация кожи – это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавленного под действием электрического тока.

Механические повреждения являются следствием резких судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате может произойти разрыв кожи, сосудов, нервных тканей, вывихи. Механические повреждения бывают редко.

Электроофтальмия – это воспаление наружных оболочек глаз в результате действия потока ультрафиолетовых лучей образованных электрической дугой. При повреждении роговой оболочки глаз, лечение оказывается сложным и долгим. Общие электротравмы (электрический удар), сопровождаются судорожным сокращением мышц человека при прохождении тока через тело.

Различают четыре степени ударов:

1 – степень, характеризуется судорожным сокращением мышц без потери сознания;

2 – степень, характеризуется судорожным сокращением мышц с потерей сознания, но при этом сохраняется дыхание и работа сердца;

3 – степень, характеризуется потерей сознания и нарушением сердечной деятельности и дыхания;

4 – степень, характеризуется отсутствием дыхания и работы сердца.

Факторы, определяющие тяжесть поражения электрическим током.

Исход действия тока зависит от ряда факторов, в том числе от величины и длительности тока протекающего через человека, частоты тока и индивидуальных особенностей человека, к которым можно отнести сопротивление тела человека. Оно складывается из сопротивления кожи человека и сопротивления внутренних тканей. Кожа, ее верхний слой, который называется эпидермисом, имеет толщину до 0.2 мм и состоит в основном из ороговевших клеток, которые определяют общее сопротивление человека. Сопротивление сухой, чистой, неповрежденной кожи колеблется от 2 кОм до 2 мОм. При увлажнении и загрязнении кожи сопротивление уменьшается до 500 Ом. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1 кОм. Человек начинает ощущать протекание тока частотой 50 гц с малого значения 0,6-1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. Ток 10-15 мА (50 гц) вызывает сильные судороги мышц рук, которые преодолеть самостоятельно человек не в состоянии. Такой ток называется пороговым не отпускающим. При токе 100 мА могут наступить перебои в работе сердца и его остановка. В результате, в организме может прекратится кровообращение.

Длительность протекания тока через тело человека, также влияет на исход поражения, вследствие того, что со временем резко повышается ток за счет уменьшения сопротивления человека.

Исход поражения током человека, также зависит от частоты тока. Наибольшую опасность представляет ток с частотой 20-100 Гц. При частоте тока меньше 20 Гц и больше 100 Гц опасность поражения снижается. Токи частотой свыше 500 кГц не оказывают раздражающего действия, и поэтому не вызывают электрического удара. При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6-7 мА, пороговый не отпускающий ток до 50-70 мА, а фибриляционный длительностью более 0.5с до 300 мА.

Анализ опасности поражения током человека в различных электрических цепях.

Опасность поражения человека током, проходящим не менее, чем через две точки зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима работы, режима нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей. Рассмотрим опасность поражения током человека в однофазных цепях: между двумя проводами, и между между проводом и землей.

а. электрическая изолированная цепь в нормальном режиме при включении человека между двумя проводами.

Ih = U/Rh;(1)

б. изолированная цепь в нормальном режиме при включении человека между проводом и землей.

Ih = U/(2Rh + R);(2)

в. электрическая изолированная цепь в аварийном режиме и заземленная цепь в нормальном режиме. Обычно электрический провод относительно земли имеет распределенное комплексное сопротивление Z, активное R и емкостное Х.

Ih = U/(Rh + r_зм);(3)

r_зм <<Rh; r_зм<<R2;R1>>Rh;

Ih = U/(Rh + r₀)=U/Rh;(4)

r₀<<Rh;

Сравнивая полученные выражения, можно сделать вывод, что наиболее безопасной является изолированная электрическая однофазная цепь в нормальном режиме при подключении человека между фазой и землёй. Это связано с тем, что в этом случае ток протекающий через человека зависит не только от сопротивления его тела, но и от сопротивления изоляции.

Рассмотрим опасность поражения человека током между фазой и землей в трехфазной сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью в нормальном и аварийном режиме.

а. трехфазная цепь с изолированной нейтралью в нормальном режиме работы.

Ih = 3Uф/(3Rh + R);(1)

C1=C2=C3=0; R=R1=R2=R3  

б. трехфазная цепь с изолированной нейтралью в аварийном режиме.

Ih = √3Uф/(Rh + r_зм) = U_л/Rh;(2)

r_зм<<Rh;

Сравнивая полученные выражения для схем а) и б) можно сделать вывод, что при прикосновении человека к проводу трехфазной цепи с изолированной нейтралью более опасным является аварийный режим.

в. четырехпроводная трехфазная цепь с глухозаземленной нейтралью в нормальном режиме работы.

Ih = Uф/(Rh + r₀) = Uф/Rh; (3)

r₀ << Rh;

г. четырехпроводная трехфазная цепь с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме.

Ih = Uф/(Rh + r₀); (4) r₀ << r_зм

Ih = U_л/(Rh + r_зм); (5) r₀ >> r_зм;

В четырехпроводной трехфазной электрической цепи с глухозаземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов малы по сравнению с проводимостью нейтрали, поэтому при определении силы тока ими можно пренебречь. Из приведенных выражений можно сделать вывод, что в четырехпроводной трехфазной цепи с глухозаземленной нейтралью прикосновение человека к одной из фаз является опасным как в нормальном, так и в аварийном режиме, т.к. ток через человека определяется его сопротивлением и не зависит от сопротивления изоляции.

Причины поражения электрическим током.

Основными причинами несчастных случаев от воздействия электрического тока является:

1. случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2. появление напряжения на металлических конструкциях, частях оборудования в результате повреждения изоляции.

3. появление напряжения на отключенных токоведущих частях, находящихся в рабочей зоне, вследствие ошибочного включения установки и возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.