Виды действия электрического тока

Действие электрического тока на живую ткань в отличие от действия других материальных факторов (пара, химических веществ, излучения и т. п.) носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и механическое (динамическое) действия, являющиеся обычными физико-химическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи; одновременно электрический ток оказывает биологическое действие, которое является специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями ее физико-химического состава.

Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и т. д., в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэнергетических процессов, протекающих в нормально функционирующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Электрический ток, проходя через организм, раздражает живые ткани, вызывая в них ответную реакцию - возбуждение, являющееся одним из основных физиологических процессов и характеризующееся тем, что живые образования переходят из состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической для них деятельности.

Так, если электрический ток проходит непосредственно через мышечную ткань, то возбуждение, обусловленное раздражающим действием тока, проявляется в виде непроизвольного сокращения мышц. Это так называемое прямое, или непосредственное, раздражающее действие тока на ткани, по которым он проходит. На рисунке 1 представлены виды поражения электрическим током.

Рисунок 1. Виды поражения электрическим током

Поражение человека электрическим током

Электроустановками называются установки, предназначенные для производства, преобразования, распределения энергии, а также потребления электроэнергии. В различных электроустановках неодинакова опасность поражения током, поскольку параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и характер среды помещений, в которых оно установлено, разнообразны.

При эксплуатации ЭУ возможно поражение человека непосредственно током, протекающим через его тело, электрической дугой, статическим или атмосферным электричеством, емкостным зарядом; при этом возможны заболевания от неблагоприятного воздействия на организм электростатического и электромагнитного полей.

Поражение человека током происходит в том случае, когда он становится элементом цепи поражающего тока. Рассмотрим включение человека в цепь тока на примере прикосновения его к корпусу заземленной ЭУ в случае замыкания фазы сети на корпус ЭУ (рис. 10).

Рисунок 10. Схема включения человека в цепь поражающего тока:

R₁, R₂. С₁,. С₂ — сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли; I_з — ток замыкания на землю; I_ч — ток проходящий через тело человека; I_∑ - общий ток в электрической цепи поражающего тока (I_∑ = I_з+I_ч); R_ч - сопротивление тела человека

В данном случае поражающим током является ток, протекающий через тело человека (I_ч), а цепь поражающего тока составляют: источник - провод 2 - предохранитель F - корпус ЭУ - тело человека - обувь человека и, возможно, применяемые им средства защиты - пол - сопротивление изоляции и емкость R₁ и С₁ - провод 1 - источник.

Человек может оказаться под действием поражающего тока в случаях одно- или двухфазного (двухпроводного) прикосновения к неизолированным ТВЧ ЭУ (рис. 11), при попадании под напряжение шага в зоне замыкания тока на землю, при приближении к ТВЧ напряжением выше 1 кВ на недопустимо близкое расстояние, что приводит к возникновению электрической дуги между ТВЧ и человеком. При коротком замыкании в ЭУ человек может получить травму от факторов, вызываемых самой дугой, не включаясь в цепь поражающего тока (воздействие ультрафиолетового излучения и частичек расплавленного металла).

Рисунок 11 Варианты включения человека в цепь поражения электрическим током.

Двухфазное (двухпроводное для однофазной сети) прикосновение человека к ТВЧ наиболее опасно, так как в этом случае в цепи поражающего тока (см. случаи 1 и 2 на рис. 11), кроме тела человека и обладающих очень малым сопротивлением ТВЧ сети, нет других сопротивлений, а значит, практически все напряжение сети падает на тело человека и тогда:

где U_ф — фазное напряжение сети;

U_л — линейное напряжение сети (U_л = U_ф∙ );

R_ч — сопротивление тела человека.

В случае 3, показанном на рис. 11, опасность поражения меньше, чем в двух первых, потому что последовательно с человеком в цепь поражающего тока включены сопротивления обуви, средств защиты, пола и изоляции фаз относительно земли.

Для обеспечения ЭБ при эксплуатации ЭУ необходимо учитывать эти внешние условия при проектировании и монтаже ЭУ.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна применяться, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение, использование электрического разделения сетей (разделяющих трансформаторов), изолирующих площадок, малого напряжения, двойной изоляции, выравнивания потенциалов, применение электрозащитных средств и др.

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением следующих мероприятий:

• соблюдением соответствующих расстояний до ТВЧ или путем закрытия ограждения ТВЧ;

• применением блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к ТВЧ;

• применением предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

• применением устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;

• использованием средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в ЭУ, где их напряженность превышает допустимые нормы.

На рис. 12 представлена общая классификация технических средств и способов защиты от поражения электрическим током, применяемых в ЭУ напряжением до и выше 1 кВ.