Небезпека ураження людини електричним струмом.

Ураження людини під час дотику до струмопровідних частин залежить від схеми вмикання людини в електричну мережу, напруги в мережі, схеми самої мережі, режиму нейтралі мережі, опору ізоляції фаз устаткування або мережі, ємності струмопровідних частин відносно землі тощо. Схема вмикання людини до електричного ланцюга є дуже важливим фактором, що визначає важкість наслідку ураження струмом. Людина може включитися до струму вмиканням в ланцюг струму між двома дротами, одним дротом і землею, двома дротами і землею, двома точками землі, що мають різні потенціали. Найхарактерніші перші дві схеми. Першу схему називають двофазним, а другу – однофазним вмиканням до електричного ланцюга (мал. 1).

Мал. 1. Схеми вмикання людини до електричної мережі: а - двофазне; б - однофазне до мережі з глухозаземленою нейтраллю; в - однофазне до мережі з ізольованою нейтраллю; г - однофазне до мережі з ізольованою нейтраллю, одна з фаз якої замкнена на землю

Двофазне вмикання (мал. 1, а) – одночасне вмикання фаз електроустаткування, яке знаходиться під напругою. Таке вмикання найнебезпечніше, оскільки в такому випадку людина опиняється під повною лінійною напругою мережі, внаслідок чого через неї піде струм, мА:

де И_л – лінійна напруга, що дорівнює напрузі між фазними провідниками, В;

R_л – опір тіла людини, Ом;

И_ф – фазна напруга, що дорівнює напрузі між початком і кінцем однієї обмотки, В.

При двофазному вмиканні небезпека ураження не зменшується і тоді, коли людина буде надійно ізольована від землі, тобто якщо в неї буде гумове (на діелектричній підошві) взуття або вона буде стояти на діелектричній підлозі (килимі).

Однофазне вмикання при нормальному режимі електромережі менш небезпечне, ніж двофазне, оскільки напруга, що діє на людину, не перевищує фазного, тобто менше лінійного в 1, 73 рази. Відповідно меншим виявляється струм, що проходить через людину. На величину цього струму впливає також режим нейтралі джерела струму, опір підлоги, на якій стоїть людина, опір її взуття та деякі інші фактори.

Однофазне вмикання до мережі з глухозаземленою нейтраллю (мал. 1, б) при нормальному режимі роботи мережі (тобто нема замикання на землю) призводить до дії на людину струму, мА:

де И_ф = 220 В – фазна напруга мережі, В;

R_л, R_в, R_п, R_н, – відповідно опір людини, взуття, підлоги і нейтралі.

Приблизно те саме маємо при однофазному вмиканні до мережі з ізольованою нейтраллю в нормальному режимі роботи (мал. 1, в). У цьому випадку велике значення має опір ізоляції фаз, мА:

де R_iз – опір ізоляції однієї фази мережі відносно землі, Ом.

Якщо навіть R_в = 0, R_н = 0, а опір ізоляції не менше 500000 Ом, то навіть і тоді струм I_л=1, 3 мА буде теж безпечним. В аварійних режимах роботи мереж, коли має місце замикання однієї з фаз на землю, небезпека ураження зростає. Так, доторкання до однієї фази мережі з ізольованою нейтраллю, яка знаходиться в такому режимі (мал. 1, г), дуже небезпечне, оскільки в цьому випадку напруга непошкоджених фаз відносно землі може зрости від фазного до лінійного. У таких умовах однофазне доторкання майже рівнозначне двофазному, мА:

де R_к – перехідний опір у місці замикання на землю, Ом.

У мережах напругою вище 1000 В небезпека однофазного і двофазного вмикання практично однакова і не залежить від режиму нейтралі. Будь-яке з цих доторкань дуже небезпечне, оскільки сила струму, що проходить через людину, завжди перевищує смертельно небезпечну.

Сила струму, який може пройти через тіло людини, залежить від сукупності багатьох факторів. Тому при встановленні межі небезпечних умов орієнтуються не на силу струму, а на припустиму безпечну напругу:

У випадку електричного з'єднання струмоведучої частини безпосередньо із землею або неструмоведучими провідними конструкціями, а також предметами, неізольованими від землі, – електричному замиканні на землю – відбувається розтікання струму в землі. Зоною розтікання струму є зона землі, за межами якої електричний потенціал, обумовлений струмами замикання на землю (I_з, А), може бути умовно прийнятий рівним нулю.

У зоні розтікання струму людина може опинитися під так званою кроковою напругою (U_ш, В), через різницю потенціалів між двома крапками, розташованими на відстані кроку:

де р – питомий опір ґрунту, Ом м; α – довжина кроку людини (приймається α = 0, 8м); х – відстань від центра зони розтікання струму до найближчої до центра опорної крапки людини, м.

При замиканні струму на землю через корпус заземленого устаткування, корпус також виявиться під напругою. У випадку дотику до корпуса людина у цьому випадку виявляється під напругою дотику (U_пр, В), що представляє собою напругу (різницю потенціалів) між двома крапками ланцюга струму, яких одночасно торкається людина:

де х _з – радіус заземлювача (відстань від центра зони розтікання до заземлювача), м.

Результат впливу струму в розглянутих і інших ситуаціях залежить як від перерахованих вище факторів, так і від тривалості протікання струму через тіло людини, роду й частоти струму й індивідуальних властивостей людини.

При розрахунках опір тіла людини R_h приймається рівним 1000 Ом. Людина починає відчувати змінний струм величиною 0, 6...1, 5 мА. Струм 10...15 мА (при частоті ƒ = 50 Гц) викликає судороги м'язів, які людина сама перебороти не може. Цей струм називається граничним невідпускаючим.

При струмі величиною 100 мА й тривалості впливів більше 0, 5 сек. струм може викликати зупинку або фібриляцію серця. Опір тіла людини різко падає залежно від тривалості впливу струму. Найнебезпечнішим є змінний струм із частотою 20...100 Гц. Струми частотою вище 500000 Гц електричного удару не викликають, але можуть бути причиною термічного опіку. Постійний струм людина відчуває при 6...7 мА, граничний невідпускаючий постійний струм становить 50...70 мА, а фібриляційний – 300 мА.

Всі виробничі приміщення згідно ПУЕ діляться за ступенем ризику поразки людей електричним струмом на три класи: без підвищеної небезпеки, з підвищеною небезпекою, особливо небезпечні.