6.3. Защита от электрического тока

Практически вся деятельность человека связана с использованием электрического тока. По тяжести и частоте поражения электрический ток является одним из наиболее опасных производственных факторов.

1. Характер воздействия электрического тока

Проходя через тело человека, электрический ток вызывает:

• термические ожоги и нагрев тканей;

• электролитическое разложение крови и других жидких компонентов организма;

• биологическое возбуждение тканей и нарушение биоэлектрических процессов.

Воздействие тока приводит к местным и общим электротравмам.

Местные травмы представляют собой:

• ожоги от протекания тока (токовые или контактные) или от воздействия электрической дуги (дуговой);

• знаки в виде бледных пятен диаметром до 5 мм на поверхности кожи;

• металлизация из-за проникновения в кожу частиц расплавленного дугой металла;

• офтальмия из-за воспаления наружных оболочек глаза от действия дуги;

• механические повреждения от судорожного сокращения мышц.

Общие электротравмы или электрические удары по тяжести делятся на четыре степени:

I степень — судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II степень — сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца;

III степень — то же, но с нарушением сердечной деятельности или дыхания;

IV степень — клиническая смерть (длительность клинической смерти составляет обычно 45 мин);

Исход воздействия тока зависит от значения и длительности протекания тока через тело человека; рода, частоты и напряжения тока; пути прохождения тока; индивидуальных свойств человека.

Величина тока является главным поражающим фактором. Наиболее характерные значения величины тока составляют:

• пороговый ощутимый ток промышленной частоты (f=50 Гц) — 0,61,5 мА;

• пороговый неотпускающий ток, вызывающий судороги мышц рук, которые человек не в состоянии преодолеть — 1015 мА;

• ток, влияющий на мышцы грудной клетки, затрудняющий или приводящий к остановке дыхания — 25…50 мА при длительном воздействии;

• фибрилляционный ток, оказывающий непосредственное влияние на сердечную мышцу. При длительности протекания более 0,5 с уже вызывает остановку или фибрилляцию сердца, составляет 100 мА.

Длительность протекания тока влияет на исход поражения, так как со временем из-за увлажнения кожи уменьшается сопротивления тела и резко возрастает сила тока.

Наиболее опасным является путь прохождения тока, затрагивающий жизненно важные органы (сердце, легкие, спинной мозг).

Род и частота. Наиболее опасны переменные токи с частотой 20...100 Гц. Вне этого диапазона опасность поражения заметно снижается.

Характерные величины при постоянном токе составляют:

• 67 мА — ощутимый ток;

• 5070 мА — пороговый неотпускающий ток;

• до 300 мА — фибрилляционый ток.

Повышение напряжения тока (свыше 50 В) приводит к пробою рогового слоя кожи и снижению ее сопротивления.

2. Анализ опасности прикосновения к электросети

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) при напряжении до1000 В применяются трехфазные сети:

а) трехпроводная с изолированной нейтралью;

б) четырехпроводная с заземленной нейтралью.

Степень опасности прикосновения зависит от вида прикосновения и вида электрической сети. Прикосновения могут быть одно — и двухфазными в трехфазных сетях, а также одно — и двухполюсными в однофазных сетях.

Наиболее опасны двухфазные и двухполюсные прикосновения, т.к. человек оказывается под номинальным напряжением U_Н. Ток в этом случае составляет

I_Ч= U_Н/ R_Ч ,

где U_Н — линейное напряжение (U_Н = ), R_Ч -сопротивление тела человека (R_Ч= 1000 Ом).

Различают 2 режима однофазного включения человека в сеть:

• при нормальном режиме работы установки;

• при аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на землю.

3. Анализ опасности электрического замыкания на землю

Замыкание на землю — это случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или проводящими элементами оборудования, не изолированными от земли. При этом происходит растекание тока в земле, в зоне растекания.

Зоной растекания считается зона, за пределами которой электрический потенциал может быть принят равным нулю (потенциал земли).

Потенциал точки А, находящейся в зоне растекания на расстоянии X от места замыкания, определяется по формуле

,

где I_З — ток замыкания на землю,  — удельное сопротивление грунта, Омм.

В зоне растекания тока человек может оказаться под разностью потенциалов, например, на расстоянии шага. Напряжение, возникающее при этом, называется напряжением шага

.

Для обеспечения безопасности по ГОСТ 12.1.038-82 производится нормирование токов, напряжения и общего времени прикосновения, как при нормальном, так и аварийном режиме работы электроустановки

U и I при нормальном режиме

Род и частота тока	U, В	I, мА	, мин
	не более
переменный f=50 Гц	2,0	0,3
переменный f=400 Гц	3,0	0,4	10 в сутки
постоянный	8,0	1,0

При t25C и 75 % U и I принимаются в 3 раза меньше.

Величины U и I нормируются для аварийного режима для установок напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали и выше 1000 В с изолированной нейтралью.