Характер воздействия тока на человека

Характер воздействия тока на человека

Характер воздействия (переменный ток промышленной частоты 50 - 60 Гц) Путь тока: рука-ноги.	Сила тока, мА
1 - Начало ощущения, легкое дрожание рук. Это ощутимый ток - это такой ток, который вызывает при прохождении через человека ощутимые раздражения	0,6 - 1,2
Сильное дрожание пальцев рук	2-3
Судороги в руках	5 - 7
2 - Неотпускающий ток - это такой ток, при котором человек чувствует непереносимую боль, а судороги мышц руки оказываются настолько значительными, что он не в состоянии их преодолеть, то есть не может разжать руку, в которой зажата ТВЧ	10-12(50-80)
3 - Условно-безопасный ток Ihp с вероятностью p = 0,03% (вероятность летального исхода 0,03%, то есть 3 человека на 10000 человек)	24-36
4 - Спазм дыхания или удушье (паралич дыхания). Начало трепетания желудочков сердца	60-80
5 - Фибрилляция (это быстрое хаотическое сокращение многих отдельных волокон сердца, в результате которого сердце теряет способность к эффективным и синхронным сокращениям) сердца, при действии тока в течение 2-3 сек.	80-100
Паралич дыхания и сердца при воздействии дольше 0,1 с. Разрушение тканей тела теплом тока.	3000 и более
6 - Остановка сердца и ожоги	≥ 5000

 

Переменный ток промышленной частоты опасней постоянного, однако при напряжении U ≥ 500 В опаснее постоянный ток.

Смертельные токи не превышают 100 мА, что много меньше рабочих токов характерных силовых устройств.  

Сопротивление тела человека , то есть состоит из двух компонентов сопротивления внутренних органов и кожи.

Человек на 75% состоит из физиологического раствора (аналог морской воды).

Это хороший проводник так, что R _в = 500 - 600 Ом.  

Сопротивление кожи меняется в широких пределах R _к = 2 - 2000 кОм. 

Характерно 10 кОм.

Сопротивление по ГОСТ во всех расчетах принимается равным R_h = 1000 Ом.

Пробивное напряжение рогового слоя эпидермиса (наружного слоя) равно 50 - 200 В.

При смертельном токе наблюдается наименьшее сопротивление тела человека. Электрический ток оказывает на живую ткань следующие действия:

1 - термическое - проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов,

2 - электролитическое - выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава,

3 - механическое - выражается в разрыве, расслоении и других повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и др.

4 - биологическое - проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэнергетических процессов.

Причины смерти от действия электрического тока:

- фибрилляция;

- расстройство кровообращения;

- прекращение дыхания.

На поражение человека электрическим током влияет: значение и род тока, путь тока, частота, длительность воздействия, ОС и индивидуальные свойства человека. 

Электрический удар - возбуждение живых тканей организма, проходящим через них электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц.

При температуре 40 - 50 ⁰С свертывается белок ткани и возникает ожог (это для больших токов).

Классификация помещения и условий работ

Характеристика наиболее распространенных путей тока в теле человека

Путь тока	Частота возникновения данного пути тока, %	Доля терявших сознание во время воздействия тока, %	Значение тока, проходящего через область сердца, % общего тока, проходящего через тело
1 - Рука - рука	40	83	3,3
2 - Правая рука - ноги	20	87	6,7
3 - Левая рука - ноги	17	80	3,7
4 - Нога - нога	6	15	0,4
5 - Голова - нога	5	88	6,8
6 - Голова - руки	4	92	7,0
7 - Прочие	8	65	–

Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового

Заземлителя

 

r - радиус заземлителя,

x - расстояние от центра заземлителя до человека,

φ_з - потенциал заземлителя:

ρ - удельное сопротивление грунта.

Примем для простоты анализа, что грунт во всем объеме однороден и имеет, следовательно, одинаковое электрическое сопротивление, ρ = ρ_гр ≥ 10⁵ *ρ_меди = 10⁵ *0,0175 Ом мм²/м = 10⁵* 0,0175 *10^-6 Ом м = 0,00175 Ом м.

Потенциал изменяется по мере удаления от места стекания тока по зависимости

где φ_x - потенциал земли на расстоянии x от места стекания тока на землю,

φ_з - потенциал заземлителя,

r - радиус заземлителя.

Вычисление ведем по теореме Остроградского-Гаусса (основная теорема электростатики, устанавливающая связь между потоком напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и электрическим зарядом внутри этой поверхности).

 Для определения потенциала φ_x поверхности с радиусом x, выделим элементарный слой толщиной dx.

Падение напряжения в этом слое

Здесь плотность тока в землю на расстоянии х.

Потенциал вдоль поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы.

Для человека, который стоит на земле и касается оказавшегося под напряжением заземленного корпуса (металлическим прутом касается заземлителя),

напряжение прикосновения определяется разностью между потенциалом корпуса (заземлителя), которого касается рука человека и потенциалом точки поверхности земли φ_х, на которой находятся ноги человека:

Напряжение шага воздействует на человека, если он находится в поле растекания заземлителя и между его ногами существует разность потенциалов:

где U_ш - это напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага одна от другой, на которых одновременно стоит человек,

φ_х - потенциал ноги, находящейся на расстоянии х от места стекания тока,

φ_х+а - потенциал ноги, находящейся на расстоянии (х+а) от места стекания тока,

а - величина шага человека. 

Выводы:

1. С увеличением расстояния от заземлителя напряжение шага U_ш уменьшается, а напряжение прикосновения U_пр - увеличивается.

Считают что на расстоянии 20 метров U_ш = 0, а U_пр = φ_з, то есть если на земле лежит провод фазы, то ближе, чем на 20м подходить к нему не следует.

2. Длительно допустимое напряжение прикосновения равняется U_пр = 20В.

3. В технике токи кз бывают самими разными: от долей ампер до десятков кА и даже больше (молния).

Поэтому значение величины φ_з, U_пр и U_ш могут быть самыми разными (от долей В до кВ). 

4. Напряжение прикосновения ,

где α - коэффициент напряжения прикосновения

5. Напряжение шага

где - коэффициент напряжения шага.

Промышленные заземлители

В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители.

Возможно использование железобетонных фундаментов промышленных зданий и сооружений.

Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников, соединяющих нетоковедущие части электрооборудования с заземлителем.

Что включает в себя сопротивление заземляющего устройства:

сопротивление заземлителя +

сопротивление грунта +

сопротивление между заземлителем и грунтом.

При отсутствии естественных заземлителей допускается применение переносных заземлителей типа ТЭС-15, которые ввинчиваются в землю.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды.

В качестве вертикальных электродов можно использовать стальные трубы диаметром 50 - 75 мм, угловую сталь с размерами 50х50 и 60х60 мм, стальные стрежни диаметром 10 - 20 мм и длиной 3 метра.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного электрода используют полосовую сталь сечением не менее 4х12 мм² и сталь кругового сечения диаметром не менее 6 мм.

Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 70-80 см, после чего забивают трубы или уголки (стержни).

Вертикальные электроды должны иметь концы длиной 100-200 мм над поверхностью земли.

Категорически запрещается использовать в качестве заземлителей трубопроводы с горючими жидкостями и газами.

Техническое освидетельствование защитного заземления проводится после каждого ремонта оборудования, но не реже одного раза в год и сводится к проверке наличия электрической цепи между заземляющим устройством и электроустановкой и измерению сопротивления заземления.

Требования к заземляющему устройству

Для того, чтобы падение напряжения на заземлении было минимальным, величину его сопротивления ограничивают.

Согласно требованиям ПУЭ сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

 4 Ом - в установках напряжением до 1000 В, работающих с изолированными от земли нейтралями,

если мощность источника тока (генератора или трансформатора) 100 кВА и менее, то сопротивление допускается 10 Ом.

0,5 Ом - в установках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью,

, но не более 10 Ом в установках напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью.

Здесь ток замыкания на землю определяется по формуле

где U_л - линейное напряжение, L_к - длина кабельных линий, L_в - длина воздушных линий.

Если заземляющее устройство одновременно используют для электроустановок до 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства

но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для электроустановок до 1000В).

 

Классификация ЭЗС

Виды защитных средств