Электробезопасность. Электротравма. Напряжения прикосновения, шаговое напряжение.

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравма – травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги.

Все электротравмы условно можно свести к двум видам: местным электротравмам,

При которых возникает местное повреждение организма человека (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи (проникновение в ее верхние слои мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги), механические повреждения и электроофтальмия (это лучевой ожог глаз, вызванный действием ультрафиолетовых лучей)); общим электротравмам (электрическим ударам), при которых поражается весь организм из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, принимаемым равным 1 м, на которых одновременно стоит человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

U_ш = I_h R_h, (1)

где I_h - ток, проходящий через человека по пути нога - нога, A;

R_h - сопротивление тела человека, Ом.

В области защитных устройств от поражения током - заземления, зануления и др.- интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя. Без учета сопротивления растеканию тока основания напряжением шага будет являться разность потенциалов φ_х, В, φ_{х +а}, В, двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии х и (х+а) от заземлителя и на расстоянии шага а одна от другой и на которых стоит человек (рис.1).

Рис. 1. Напряжение шага при одиночном заземлителе

Таким образом, напряжение шага, В, будет:

U_ш = φ_х - φ_{х +а} (2)

Поскольку φ_х, и φ_{х +а} являются частями потенциала заземлителя φ_з, то разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому выражение (2) мы вправе записать в виде:

U_ш = φ_з β₁, (3)

где β₁ - коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывающий форму потенциальной кривой:

(4)

Напряжение шага определяется отрезком АВ (рис. 1), длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т. е. от типа заземлителя, и изменяется от максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя.

Шаговое напряжение зависит от длины шага, удельного сопротивления грунта и силы протекающего через него тока. Опасное шаговое напряжение может возникнуть, например, около упавшего на землю провода под напряжением или вблизи заземлителей электроустановок при аварийном коротком замыкании на землю (допустимые значения сопротивления заземлителей и удельное сопротивление грунта нормируются для того, чтобы избежать подобной ситуации).

При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног и, как следствие, падение человека на землю. Ток начинает проходить между новыми точками опоры - например, от рук к ногам, что чревато смертельным поражением. При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками («гусиным шагом») или прыжками.

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Другими словами напряжением прикосновения (для человека) U_пр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

U_пр = I_h R_h, (5)

где I_h - ток, проходящий через человека по пути "рука - ноги", A; R_h - сопротивление тела человека, Ом.

В области защитных заземлений, занулений и т. п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя φ_з, а другая - потенциал основания в том месте, где стоит человек, φ_осн. При этом напряжение прикосновения:

U_пр = φ_з - φ_осн (6)

Если принять во внимание характер изменения потенциала по поверхности грунта и пренебречь сопротивлением растеканию тока основания, то U_пр= φ_з α₁,

где α₁- коэффициент, называемый коэффициентом напряжения прикосновения или просто коэффициентом прикосновения, учитывающим форму потенциальной кривой:

(7)

Поскольку напряжение прикосновения зависит от значения потенциала заземлителя и от характера его потенциальной кривой, опасность для человека будет различной при использовании различных типов одиночных заземлителей и групповых заземлителей.