5. Основні випадки ураження електричним струмом.

Дія електричного струму на людину спостерігається в тому випадку, коли вона випадково стала елементом електричної мережі (кола), тобто дотикається одночасно до двох точок електричної мережі, між якими існує різниця потенціалів, Такі явища можливі при дотиканні до струмопровідних частин електроустановок, що знаходяться під напругою, металевих струмонепровідних частин, на яких з'явилась напруга через несправність електричної ізоляції, при потраплянні під напругу кроку.

Майже 60 % нещасних випадків (серед електротравм) трапляється від безпосереднього дотикання до відкритих струмопровід­них частин обладнання, 25'% — при дотиканні до металевих частин обладнання, що нормально не знаходяться під напругою, але вона на них з'являється внаслідок аварій і різних несправностей.

1 а 1б 1в

Небезпека такого дотикання визначається силою струму, який при цьому протікає через тіло людини. Типовими є два випадки: перший — людина одночасно дотикається до двох фаз електроустановки, що знаходиться під напругою (рис. 1 в), другий — людина дотикається лише до однієї фази електричної установки (рис. 1,а б, а — однієї фази трифазної мережі із заземленою нейтраллю; б — до однієї фази трифазної мережі з ізольованою нейтраллю).

Двофазне дотикання є найнебезпечнішим. У цьому випадку по тілу людини пройде електричний струм (А), силу якого визначають за формулою:

I_л = U_ф/ R_л

де U_ф — фазна напруга, R_л — опір тіла людини, Ом.

При двофазному дотиканні струм, що протікає через тіло людини, практично не залежить від режиму нейтралі електроустановки. Він також не залежить від того, ізольована людина від підлоги, на якій вона стоїть, чи ні. Такі випадки трапляються досить рідко. Значно частіше виникають однофазні дотикання.

Небезпека однофазного дотикання залежить від напруги мережі, режиму нейтралі джерела живлення, опору ізоляції і ємності фаз відносно землі.

У мережі із заземленою нейтраллю (рис. 1,а) при дотику людини до однієї фази замкнуте електричне коло складається з послідовно включених опорів фазного провідника (U_ф), внутрішнього опору трансформатора (R_т), опору тіла людини (R_л), взуття R_в, підлоги R_п і заземлюючого пристрою R₀. По цьому колу про­тікає електричний струм. Фактичні значення наведених опорів досить різні. Так, опір фазного проводу, трансформатора і заземлюючого пристрою в сумі дорівнює 1 Ом, а опір взуття і підлоги більший у десятки і сотні тисяч разів. Опір людини R_л = 1000 Ом. Порівнюючи значення цих опорів, силу струму, що проходить через тіло людини при однофазному дотиканні, визначають за формулою:

I_л = U_ф/ (R_л + R_в + R_п)

де I_л — струм, що проходить по тілу людини, А; U_ф — фазна напруга мережі, В.

Якщо при певних умовах взуття і підлога стануть електропровідними (R_в = 0 і R_п = 0), то струм, що проходить по Тілу людини, значно зросте:

Із наведених розрахунків можна зробити висновок, що для безпеки людей (в указаному випадку дотику) виняткове значення мають струмонепровідне взуття і підлога.

У мережах з ізольованою нейтраллю (рис.1,б) при дотиканні людини до фазного провідника шлях струму пройде по певному колу. Джерелом струму, як і в мережі із заземленою нейтраллю, є фазна напруга тієї фази, до якої дотикнулася людина.

Елементами електричної мережі в цьому випадку будуть: внутрішній опір трансформатора (десяті частки Ом), опір фазного провідника (десяті частки Ом на 1 км), опір тіла людини (Rл = 1000 Ом), опір взуття (десятки тисяч Ом), опір підлоги, на якій стоїть людина (сотні тисяч Ом) і опір ізоляції фазних провідників відносно землі R_г=0,5 кОм.

I_л = U_ф/ (R_л + R_в + R_п + Rі)

де Rі — опір ізоляції провідників відносно землі, Ом.

Для найбільш несприятливого випадку, коли R_в= 0 і R_п = 0

З розрахунків за формулою можна зробити висновок, що в мережах з ізольованою нейтраллю умови безпеки прямо залежать від опору ізоляції струмоведучих провідників відносно землі. Чим менший опір ізоляції, тим більший струм протікає по тілу людини.

Випадкове дотикання до струмопровідних частин електричних установок є однією з причин нещасних випадків ураження струмом. Такі дотикання можуть виникнути в результаті помилкових дій при виконанні робіт поблизу електрообладнання, несправності діелектричних засобів захисту тощо.

При використанні електричних установок та в інших випадках застосування електричного струму загроза ураження працюючих електричним струмом може трапитися від дії так званої напруги дотику і напруги кроку.

Напруга дотику — це різниця потенціалів (напруги) між двома точками кола струму замикання на землю (на корпус), до яких одночасно дотикається людина'.

П ри несправності однієї з електричних установок (рис. 2) на її корпусі і на корпусах інших електричних установок, що з'єднані між собою заземлюючим провідником (контуром), з'явиться електричний потенціал. При цьому електричний струм буде стікати в землю через заземлювач. Одночасно певний потенціал виникне і на поверхні землі. Його значення в місці встановлення заземлювача буде максимальним, а з віддаленням від цієї точки він по­ступово знижується до 0 (крива 1, рис. 2). При обслуговуванні електричних установок людина може перебувати в точках а, б, в. Якщо людина знаходиться в точці, а, то напруга дотику буде дорівнювати. О, бо потенціали на корпусі пошкодженої електроустановки і на заземлювачі будуть однаковими. З віддаленням лю­дини від заземлювача (точка б) потенціал землі знижується, а при незмінному потенціалі на корпусі зростає напруга дотику (кри­ва 2). У точці в потенціал землі дорівнює нулю, а напруга дотику досягає максимального значення і може загрожувати людині. Для запобігання ураженню людей у таких випадках застосовують додаткові заземлюючі пристрої або вирівнювання потенціалів.

Внаслідок аварії повітряних ліній електропередач електричний провідник може впасти на землю. При цьому навкруги точки дотику провідника із землею виникає зона, що перебуває під напругою. З віддаленням від цієї точки до периферії у будь-якому напрямі напруга в місці дотику знижується за криволінійною залежністю. Людина, що випадково перебуває в такій зоні і наближається до точки дотику провідника із землею, може потрапити під дію напруги кроку.

Напруга кроку — різниця потенціалів між двома точками кола струму, що знаходиться одна від одної на віддалі кроку (0,8 м), на яких одночасно стоїть (яких дотикається) людина.

У точці дотику людини до землі ОІ потенціал буде U₀ , а в точці О₂ — відповідно U₂- Тоді напруга кроку становитиме:

Дія напруги кроку може виникати в зонах розміщення заземлювачів електричних установок при їх несправностях або біля об'єкту, по якому ударила блискавка. Значну небезпеку створюють аварії ліній електропередач і для сільськогосподарських тварин, які внаслідок значно нижчих, порівняно з людиною опорів, мають підвищену схильність до ураження електричним струмом.