Источники и вещества, загрязняющие почву

где U _пр - напряжение прикосновения; R_ч - сопротивление тела человека.

Прохождение тока может вызывать у человека раздраже­ние и повреждение различных органов. Электрический ток оказывает действие на нервные клетки, кровеносные сосу­ды и кровь, сердце, головной мозг, органы дыхания и т.д. Наиболее часто встречаются: судороги, фибрилляция серд­ца, прекращение дыхания, паралич сердца и ожоги.

Минимальная величина тока, под которым возникает судо­рожное сокращение мышц, называют пороговым неотпуска­ющим током. Его значение для переменного тока частотой 50 Гц лежит в пределах 6-16 мА. Дальнейший рост пере­менного тока частотой 50 Гц сопровождается следующими воздействиями:

Важными факторами, влияющими на результат воздей­ствия электрического тока на человека, являются:

• род тока и частота;

• путь прохождения тока;

• время его действия;

• температура и влажность воздуха;

• состояние кожных покровов человека;

• другие.

В общем случае показано, что при напряжении до 500 В переменный ток опаснее постоянного, а при напряжении более 500 В опаснее постоянный ток. Наибольшую опас­ность представляет ток частотой 50 Гц. Рост и уменьшение частоты снижают опасность его воздействия.

Путь прохождения тока многовариантен. Наиболее опас­ное воздействие наблюдается в случаях, когда ток проходит че­рез сердце или мозг. Рост времени воздействия тока повыша­ет опасность смертельного поражения. Длительные судороги мышц могут привести к остановке дыхания и сердца.

Сопротивление тела человека во многом зависит от со­стояния его кожных покровов. Если кожа увлажнена, имеет трещины, то ее сопротивление значительно уменьшается, до­стигая значений 650-1000 Ом и приближаясь к внутренне­му сопротивлению, равному 650-800 Ом.

Опасность поражения человека электрическим током за­висит от состояния и вида помещения, где применяются электрические сети и электроустановки. По опасности по­ражения током различают:

1) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;

2) помещения с повышенной опасностью, характеризую­щиеся наличием одного из следующих условий:

• сырости (относительная влажность длительно превы­шает 75%) или токопроводящей пыли;

• токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные и т.п.);

• высокой температуры, постоянно или периодически (более суток) превышающей +350 °С;

• возможности одновременного прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования, с одной стороны, и к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п. -
с другой. Сюда можно отнести, например, складские неотапливаемые помещения;

3) помещения особо опасные, характеризующиеся од­ним из следующих признаков:

• особой сыростью (влажность близка к 100%);

• химически активной или органической средой, разру­шающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

• наличием одновременно двух или более условий повы­шенной опасности. К таким помещениям относится большая часть производственных помещений;

4) территории размещения наружных электроустановок,
которые по опасности поражения током приравниваются к особо опасным помещениям.

Опасность поражения человека электрическим током наступает вследствие:

• напряжения шага, которое равно напряжению между точ­ками земли, обусловленному растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека.
Численно напряжение шага равно разности потенциалов точек, на которых находятся ноги человека. Поле потенциалов на поверхности земли может возникнуть, например, при замыкании провода на землю в результате его обрыва, при стекании тока с заземлителя и т.п.;

• прикосновения к неизолированным токоведущим час­тям, когда человек одновременно находится в контакте с потенциалом земли или другой токоведущей частью иного по­тенциала (прямое прикосновение) или прикосновения к части электрического оборудования, которая находится под напряжением, вследствие повреждения изоляции, когда человек находится в контакте с потенциалом земли или другой проводящей частью оборудования иного потенциала (косвенное прикосновение);

• образования электрической дуги между токоведущей частью установки и человеком, что возможно в электрических установках напряжением свыше 1000 В.

Напряжение шага. Для: анализа растекания тока в грунте принимаем, что ток стекает в грунт через одиночный заземлитель полусферической формы (рис. 2.32), грунт однород­ный и изотропный, его удельное сопротивление с во много раз превышает удельное сопротивление материала заземли­теля.

Тогда потенциал φ_A точки А на расстоянии х выразится зависимостью , а φ₃ на заземлителе равно где I ₃ - ток, стекающий с заземлителя в грунт.

Таким образом, потенциал на поверхности грунта рас­пределяется по закону гиперболы (рис. 2.33). Максималь­ным потенциал будет при х = х₃.

Рис. 2.32. Растекание тока в грунте

Рис. 2.33. Напряжение шага

Зону земли, за пределами которой электрический потен­циал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю, называют зоной расте­кания тока замыкания на землю. Зона растекания тока про­стирается, в среднем, на расстояние до 20 м от места замы­кания на землю.

При расположении одной ноги человека на расстоянии х от упавшего провода заземлителя и ширине шага, которая обычно принимается за 1 м, получаем

,

где - коэффициент напряжения шага, который зависит от расстояния заземлителя и ширины шага (чем бли­же к заземлителю и шире шаг, тем коэффициент β больше). Электрический ток через тело человека, обусловленный напряжением шага, равен

,

где R_ч - сопротивление в цепи протекания тока через чело­века, состоящее из сопротивлений тела человека, обуви и опорной поверхности, на которой он находится.

Опасность поражения током в электрических сетях. Слу­чаи поражения человека током возможны лишь при замы­кании электрической цепи через тело человека, т.е. при при­косновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует напряжение (разность потен­циалов). Опасность такого прикосновения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоля­ции токоведущих частей относительно земли.

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть различными (рис. 2.34).

Рис. 2.34. Случаи включения человека в электрическую цепь:

а - двухфазное; б и в - однофазное (прямое и косвенное); Z - полное сопротивление фазы относительно земли

Наиболее характерными яв­ляются две схемы включения: между двумя проводами (двухфазное включение) и между одним проводом и землей (однофазное включение). Во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей. Двух­фазное включение - прикосновение человека одновремен­но к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к те­лу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, и поэтому через тело человека пройдет ток силой

,

где - линейное напряжение, т.е. напряжение между фаз­ными проводами сети; - фазное напряжение; .

Двухфазное включение является одинаково опасным в се­ти как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. При этом изоляция человека от земли, например с помощью ди­электрического коврика, не уменьшит опасность пораже­ния.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку на­пряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше будет и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на значение этого тока вли­яют режим нейтрали источника тока, сопротивление изоля­ции и емкость проводов относительно земли, сопротивле­ние пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.

Рассмотрим подробнее получившее широкое распростра­нение трехфазные сети напряжением до 1 кВ при нормаль­ном и аварийном режимах работы. Это сети трехпроводные с изолированной нейтралью и сети с глухо заземленной ней­тралью.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной ней­тралью ток, проходящий через тело человека, при прикос­новении к одной из фаз сети в период ее нормальной рабо­ты определяют следующим выражением:

,

где r - сопротивление изоляции провода.

Из этого выражения следует, что с увеличением сопро­тивления изоляции опасность поражения током уменьша­ется. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать вы­сокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

При аварийном режиме работы сети (рис. 2.35), когда воз­никло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление r _зм, ее напряжение относительно земли снижается, поскольку r_{з м} r.

Рис. 2.35. Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме

При этом напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к исправной фазе трехфазной сети с изо­лированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения. Таким обра­зом, этот случай прикосновения опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме работы.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной ней­тралью при нормальном режиме работы сети (рис. 2.36, а) ток, проходящий через тело человека, равен

,

где r ₀ - сопротивление заземления нейтрали.

Как правило, r ₀ < 8 Ом и r ₀ , следовательно, без боль­шой ошибки в расчетах можно пренебречь значением r ₀ и считать, что человек оказывается практически под фаз­ным напряжением , а ток ≈ / . Ограничить силу то­ка, проходящего через человека, можно, увеличив сопро­тивление , например, используя диэлектрическую обувь, диэлектрические коврики, изолирующие подставки.

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее ра­боты более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью.

Рис. 2.36. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление r _зм (рис. 2.36, б), напряжение, под которым оказывается чело­век, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтра­лью, всегда меньше линейного, но больше фазного. Таким образом, прикосновение к исправной фазе сети с заземлен­ной нейтралью в аварийный период более опасно, чем при нормальном режиме.

Вышепроведенный анализ сетей напряжением до 1 кВ показывает, что в случае прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопас­ной является, как правило, сеть с изолированной нейтра­лью, а в аварийный период - сеть с заземленной нейтралью. Следовательно, сети с изолированной нейтралью целесооб­разно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов. Таки­ми являются малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под посто­янным надзором квалифицированного персонала, напри­мер сети электротехнических лабораторий.

Сеть с заземленной нейтралью из условий безопасности следует применять там, где невозможно обеспечить хоро­шую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрес­сивной среды и пр.), нельзя быстро отыскать или устра­нить повреждение изоляции. Это, как правило, сети жилых, общественных и промышленных зданий и наружных уста­новок.

Электрическая дуга. Она возникает при коротком замы­кании, электрическом пробое воздушных зазоров и т.п. Тем­пература дуги может достигать 7000 °С, вызывая тяжелые ожоги и травмы. При контакте кожи человека с металличе­скими токоведущими частями оборудования, оказавшимся под высоким напряжением (1000 В и более), и возникают «электрические знаки», о которых говорилось выше.

Механическое травмирование. Как правило, такое трав­мирование происходит спонтанно и имеет весьма широкий спектр негативных воздействий на человека: от порезов и ушибов до летального исхода. Тяжелые случаи механиче­ского травмирования связаны обычно с техногенными ава­риями или со стихийными явлениями.

Механическое травмирование человека в производст­венных условиях и в быту возможно при:

• несанкционированном взаимодействии с различными устройствами и механизмами (конвейеры, роботы, подъем­но-транспортное оборудование, средства транспорта, бытовая техника и т.п.);

• падении человека и различных предметов;

• поражении потоками вещества, ударной волной, фрагментами разрушающихся систем повышенного давления, тепловых и иных сетей и т.п.;

• контакте с режущими и колющими предметами, с шероховатыми и рваными поверхностями.

Основные опасности, возникающие при эксплуатации подъемно-транспортных машин и устройств:

• падение груза с высоты вследствие разрыва каната или неисправности грузозахватного устройства;

• разрушение металлоконструкции крана (тягового органа - в конвейерных установках);

• потеря устойчивости и падение стреловых самоходных кранов;

• спадение каната или цепи с блока, особенно при подъ­еме груза, кроме того, при раскачке блока возможно соскальзывание каната или цепи с крюка;

• при использовании ручных лебедок возможно травмирование как самим грузом, так и приводными рукоятками из-за самопроизвольного опускания груза;

• срыв винтовых, реечных и гидравлических домкратов, если они установлены на неустойчивом и непрочном основании или не вертикально (с наклоном), а также их самопроизвольное опускание;

• травмы при погрузке и разгрузке крупногабаритного груза на ручные безрельсовые тележки;

• действия механизмов, входящих в конструкцию подъ­емно-транспортных машин, обладающих комплексом механических опасностей, перечисленных выше.

Опасная зона подъемно-транспортных машин не являет­ся постоянной и перемещается в пространстве при пересе­чении всей машины или ее отдельных частей.

Несчастные случаи часто возникают на ленточных и цеп­ных конвейерах, причем 90% несчастных случаев на них происходит в момент устранения на ходу конвейера непола­док вследствие захвата тела и одежды набегающими движу­щимися частями оборудования. Поэтому на работающем конвейере запрещается исправлять смещение (сбег) ленты и устранять ее пробуксовку, убирать просыпавшийся и на­липающий материал, подметать под конвейером.

Источником серьезных механических травм может быть инструмент, как ручной (отвертки, ножи, напильники, зу­била, молотки, пилы, рубанки и т.д.), так и механизирован­ный (дрели, перфораторы, рубанки, пилы с электро- и пнев­моприводом). Как правило, этими видами инструментов повреждаются пальцы и руки при их попадании в зону об­работки материала, а также глаза, которые могут быть трав­мированы отлетающими из зоны обработки осколками, стружкой, пылью.

Другими причинами получения механических травм мо­гут являться:

• падение на скользком полу, особенно в случаях, когда на полу есть пятна разлитого или вытекшего из оборудования масла и других жидкостей;

• падение с высоты или с неустойчивого основания, на котором стоит человек;

• воздействие роботов и манипуляторов при попадании человека в зону их действия;

• воздействие других, менее типичных причин, например разрушение емкостей, находящихся под давлением, падение предметов с высоты, обрушение строительных конструкций и т.д.

Системы повышенного давления. Значительную опасность для населения представляют бытовые газовые баллоны и тру­бы. Нарушение правил безопасности при эксплуатации газо­вых систем, и их изношенность приводят к взрывам бытового газа, часто сопровождающимся разрушением строительных конструкций и гибелью людей.

Транспортные аварии. Эти аварии почти всегда имеют техногенное или антропогенно-техногенные происхожде­ние. Большинство аварий обусловлено, как правило, оши­бочными действиями людей. Так, по данным ИКАО, причи­ны авиационных катастроф распределяются следующим образом:

1) действия пилотов - 75-80%;

2) неправильное управление полетом с земли - 3-6%;

3) ошибки метеослужб - 5-6%;

4) техническая неисправность самолетов - 10-12%;

5) другие причины - 2-5%.

Транспортные аварии происходят внезапно, что делает их непредсказуемыми во времени.