13 PEC. Note Curs 10 Notiuni Electrosecuritate-pag 205-231

NOŢIUNI DE ELECTROSECURITATE

De la sfârşitul secolului al XIX-lea, când Thomas Alva Edison punea la New York bazele primei companii de energie electrică, şi până astăzi, câteva mii de oameni au căzut victimă acestei forme, relativ tinere, de energie. Accidentele au fost provocate de cunoştinţele incomplete privind pericolul pe care îl prezintă electricitatea. La început, electricienii nu au găsit metodele eficiente pentru protecţia împotriva tensiunilor de atingere periculoase, iar medicii nu au dispus de măsurile terapeutice necesare, cauza morţii prin electrocutare nefiind lămurită multă vreme din punct de vedere ştiinţific.

În urma unui lung şir de cercetări ştiinţifice şi de experimente, efectuate, de cele mai multe ori, pe animale narcotizate şi pe cadavre, această problemă complexă şi interdisciplinară a fost rezolvată de către comunitatea ştiinţifică internaţională (ingineri, medici şi statisticieni). Au fost găsite modalităţile prin care se poate asigura protecţia împotriva pericolelor pe care la prezintă curentul electric şi atunci, când este cazul, se poate acorda ajutor celor accidentaţi prin electrocutare.

10.1. ELEMENTE DE ELECTROFIZIOLOGIE MUSCULARĂ

Dacă între două puncte ale corpului se aplică a diferenţă de potenţial, prin corp trece un curent electric care poate produce vătămarea sau chiar moartea. Pentru a putea înţelege mai bine efectele curentului electric, se analizează pe scurt câteva fenomene fiziologice din corpul omenesc.

Atunci când un muşchi oarecare al unei fiinţe vii este parcurs în sens longitudinal de un curent electric, acest muşchi tinde să se contracte dacă intensitatea curentului depăşeşte o anumită valoare şi dacă, ceea ce este remarcabil, caracteristica curentului a atins o anumită pantă (di/dt). Acest lucru este valabil şi pentru muşchiul cardiac.

10

NOŢIUNI DE ELECTROSECURITATE 206

Trebuie remarcat că muşchiul cardiac se deosebeşte foarte mult de ceilalţi muşchi, prin faptul că în el se induce permanent o tensiune necesară pentru funcţionarea normală a cordului.

Cordul constituie un dipol electric a cărui tensiune are drept consecinţă, în mod natural, producerea unui câmp electric în corp.

Diferenţa de potenţial între două puncte ale corpului omenesc, alese în mod arbitrar, se poate ilustra în mod intuitiv prin intermediul electrocardiogramei; mărimea absolută a acestei diferenţe de potenţial variind între 1 şi 1,6 mV, iar frecvenţa variind între 1,1 şi 1,3 Hz.

Dacă se aplică o tensiune exterioară pe cord, sistemul de comandă şi de propagare al excitaţiilor poate fi perturbat astfel încât funcţionarea normală a diferitelor zone ale cordului să fie pusă sub semnul întrebării.

10.2. FACTORI CARE DETERMINĂ GRAVITATEA EFECTELOR ELECTROCUTĂRII

10.2.1. INTENSITATEA CURENTULUI STABILIT PRIN CORP. CALEA DE ÎNCHIDERE A CURENTULUI ELECTRIC. FELUL CURENTULUI

Intensitatea curentului stabilit prin corpul omenesc. Sensibilitatea faţă de intensitatea curentului electric diferă foarte mult de la un om la altul, aspect evidenţiat de rezultatele experimentărilor efectuate de Osypka [32] pe un grup de cincizeci de persoane sănătoase, bărbaţi, cu vârsta cuprinsă între 19 şi 39 de ani, pentru acele căi de curent care intervin cel mai frecvent în practică. Tabelele 10.1- 10.4 cuprind valorile intensităţilor efective, de ordinul miliamperilor, la care s-au evidenţiat senzaţiile descrise la 5%, 50% şi 95% din numărul persoanelor supuse experienţelor. La femei, aceste valori sunt, după Dalziel, în general, cu circa 30% mai mici.

La încercările în curent alternativ, intensitatea curentului a fost mărită până ce persoana supusă experimentării nu s-a mai putut desprinde cu forţe proprii de pe electrozi, iar la încercările în curent continuu s-a mers până la o intensitate la care durerile, în special la încheieturi, să mai poată fi suportabile.

Calea de închidere a curentului electric. Analizând datele cuprinse în tabelele 10.1- 10.4 se poate observa că senzaţiile variază nu numai cu intensitatea curentului, ci şi cu calea curentului, aceasta explicându-se prin densitatea de curent diferită în trunchi faţă de extremităţi.

După părerea majorităţii cercetătorilor, traseul cel mai periculos al curentului este prin regiunea inimii, a organelor respiratorii (rădăcina plămânului) şi a creierului.

Conform datelor prezentate în tabelul 10.5, rezultă că la 55% din accidente curentul s-a închis prin picioare. Se observă că 1% dintre accidentele mortale au avut loc la atingerea în două locuri de pe aceeaşi mână sau acelaşi picior, ceea ce până nu de mult nu se considera posibil.

207 PARTEA ELECTRICĂ A CENTRALELOR. NOTE DE CURS

Tabelul 10.1Determinarea senzaţiilor în curent alternativ (50 Hz) – după Osypka

calea de curent: mână – mână

Procentul persoanelor supuse experienţei SENZAŢIILE

5% 50% 95%lef [mA]

1 2 3 40,7 1,2 1,7 Curentul este abia perceptibil în podul palmei1,0 2,0 3,0 Furnicătură uşoară în podul palmei ca şi cum mâinile ar

fi amorţite1,5 2,5 3,5 Furnicătura se percepe şi în încheietura mâinii2,0 3,2 4,4 Vibrare uşoară a mâinilor, apăsare în încheieturile

mâinilor2,5 4,0 5,5 Convulsii uşoare în antebraţ3,2 5,2 7,2 Convulsii uşoare în partea superioară a braţului4,2 6,2 8,2 Mâinile devin rigide şi crispate; desprinderea de

elementul aflat sub tensiune mai este încă posibilă, se manifestă deja o durere uşoară

4,3 6,6 8,9 Convulsii în partea superioară a braţului; mâinile devin grele şi insensibile; senzaţie de furnicături pe toată suprafaţa braţului

7,0 11,0 15,0 Convulsie generală a muşchilor braţului ajungând până la umeri; desprinderea de elementul aflat sub tensiune abia mai este posibilă

8,5 12,0 16,5 Crisparea completă a mâinilor şi braţelor; desprinderea de elementul aflat sub tensiune nu mai este posibilă; poate fi suportat numai circa 20 secunde; se manifestă dureri violente

Tabelul 10.2

Determinarea senzaţiilor în curent alternativ (50 Hz) – după Osypka

calea de curent: mână – picioare


5% 50% 95 %lef [mA]

1 2 3 40,9 2,2 3,5 Curentul este perceptibil în podul palmei1,8 3,4 5,0 Furnicături în toată mâna, ca şi cum ar fi amorţită

2,9 4,8 6,7 Apăsare uşoară în încheietura mâinii; furnicătură accentuată

4,0 6,0 8,0 Apăsare perceptibilă în antebraţ

5,3 7,6 10,0 Prima senzaţie pe tălpi (furnicătură uşoară); apăsare în antebraţ

5,5 8,5 11,5 Crispare uşoară în încheietura mâinii; mişcarea mâinii este dificilă; apăsare pe glezne


Tabelul 10.2 (continuare)

1 2 3 46,5 9,5 12,5 Furnicături în partea superioară a braţului; crisparea

puternică a braţului, în special a încheieturii mâinii7,5 11,0 14,5 Furnicătură violentă, ajungând până la umăr; antebraţul

rigid până la cot, desprinderea de elementul aflat sub tensiune abia mai este posibilă

8,8 12,3 15,8 Apăsare în jurul gleznei şi călcâiului; degetul mare al mâinii complet crispat

10,0 14,0 18,0 Desprinderea de elementul aflat sub tensiune nu mai este posibilă decât cu un efort extrem

12,0 16,0 20,0 Durere sfâşietoare în încheietura mâinii şi în cot; desprinderea de elementul aflat sub tensiune nu mai este posibilă

Tabelul 10.3Determinarea senzaţiilor în curent alternativ (50 Hz) – după Osypka

calea de curent: mâini – picioare


5% 50% 95 %lef [mA]

1 2 3 41,7 3,0 4,3 Curentul abia este perceptibil în podul palmei2,8 5,2 7,6 Furnicături în mâini, ca şi cum ar fi amorţite4,0 6,4 8,8 Apăsare uşoară la încheieturile mâinilor5,0 6,7 8,4 Furnicătură uşoară în tălpi; apăsare uşoară în

încheieturile mâinilor6,5 9,0 11,5 Apăsare puternică în încheieturile mâinilor, ajungând

până la antebraţ, apăsare uşoară la glezne; furnicături în călcâi

8,0 11,4 14,8 Furnicăturile ajung până la pulpe şi în partea superioară a braţelor; apăsare puternică în glezne, în încheieturile mâinilor şi în coaste

9,6 13,3 17,0 Apariţia senzaţiei de greutate în picioare; braţele încep să se crispeze

11,0 15,5 20,0 Braţele sunt aproape rigide şi crispate13,0 17,0 21,0 Dureri la glezne; pulpele încep să se crispeze14,4 19,0 23,5 Crisparea braţelor, ajungând până la umăr;

desprinderea de elementul aflat sub tensiune abia mai este posibilă

15,5 21,0 27,0 Dureri sfâşietoare în glezne, în încheieturile mâinilor şi în coate; desprinderea de elementul aflat sub tensiune nu mai este posibilă decât cu un efort extrem

15,5 23,0 30,5 Mâinile sunt atrase spre corp, desprinderea de elementul aflat sub tensiune nu mai este posibilă; durere sfâşietoare în picior, ca în cazul unei luxaţii


Tabelul 10.4Determinarea senzaţiilor în curent continuu – după Osypka

calea de curent: mână – mână


5% 50% 95 %lef [mA]

1 2 3 46 7 8 Furnicătură uşoară în podul palmei şi în vârful

degetelor10 12 15 Senzaţie de căldură şi furnicătură accentuată în podul

palmei; apăsare uşoară în încheieturile mâinii18 21 25 Apăsare puternică până la înţepare în încheieturile

mâinilor şi în palme25 27 30 Furnicături în antebraţ; dureri în încheieturile

mâinilor; durere sfâşietoare în mâini, senzaţie mărită de căldură

30 32 35 Durere mărită în încheieturile mâinilor, furnicăturile ajungând până la coate

30 35 40 Dureri violente în încheieturile mâinilor şi dureri sfăşietoare în mâini

40 43 45 Dureri foarte intense în încheieturile mâinilor; dureri violente şi ascuţite în mâini, putând fi suportate cel mult 10 secunde

Tabelul 10.5

Determinarea procentului de accidente prin electrocutare în funcţie de calea curentului

CALEA CURENTULUI PROCENTUL

De la podul palmelor până la spatele mâinilor sau spre umeri 25De la spatele mâinilor sau de la umăr spre picioare 23De la podul palmei spre un picior sau spre ambele picioare 17De la podul unei palme spre podul celeilalte palme 14De la gât, spate sau abdomen, spre picioare 5De la faţă sau piept, spre picioare 10De la un loc la altul, pe aceeaşi mână sau pe acelaşi picior 1Diverse 5TOTAL 100

Felul curentului. O comparare a sensibilităţii la curent continuu cu cea la curent alternativ, arată că la curent continuu nu apar convulsii şi că au fost suportaţi curenţi continui având o intensitate aproximativ de trei ori mai mare decât în cazul curent alternativ


Contracţii musculare involuntare adeseori dureroase, au fost observate în momentul conectării şi în special al deconectării de la sursa de curent.

10.2.1.1. Intensitatea curentului şi fibrilaţia cardiacă

Rezultatele cercetărilor din ultimele decenii au demonstrat, în mod cert, că în cel puţin 2/3 din totalul accidentelor cu sfârşit mortal, intervenite în reţelele de joasă tensiune, cauza primară a morţii a fost fibrilaţia cardiacă. Locul ritmului ordonat al inimii îl iau, în acest caz, cicluri de lucru dezordonate şi asincrone ale fibrelor muşchiului cardiac, ceea ce conduce în final la încetarea efectului de pompare a cordului şi deci a circulaţiei sângelui, iar după circa 3-5 minute intervine moartea (figura 10.1).

Fibrilaţia cardiacă se produce nu printr-o leziune directă a cordului ci printr-o supraexcitaţie a acestuia.

Fig.10.1. Electrocardiograma unui animal de experienţă (porc)

a - în repaus (electrocardiogramă normală); b - la trecerea unui curent electric de 8 A, timp de 45ms, care a produs o fibrilaţie cardiacă mortală


Fig.10.2. Electrocardiograma normală a omului (schematizată)

TH – perioada cordului, t1 – timpul de adaptare, t2 – timpul de evacuare,t3 – timpul de destindere, t4 – timpul de umplere

Pericolul mare al fibrilaţiei cardiace constă în faptul că odată ce a luat naştere, nu mai poate fi întreruptă pe cale naturală fiind necesară o difibrilaţie electrică. Tendinţa la fibrilaţie a cordului este maximă atunci când excitaţia apărută ca urmare a curentului electric coincide cu faza vulnerabilă a cordului (valoarea de vârf din electrocardiograma prezentată în figura 10.2).

Fig.10.3. Reprezentarea celor trei domenii ale intensităţilor curentului prin om în funcţie de durata de acţiune a acestora, după Osypka

În diferitele sale stări de contracţie, cordul are faţă de curent sensibilităţi diferenţiate. Pentru declanşarea fibrilaţiei cardiace, în special când timpul de acţionare este sub 1s, este necesară o anumită intensitate a curentului electric şi anume 200-300 mA (domeniul III al intensităţilor de curent).

Conform figurii 10.3, la un timp de acţionare de peste 1s, intensitatea curentului trebuie să fie de cel puţin 85 mA pentru a declanşa o fibrilaţie cardiacă periculoasă. Cele trei domenii ale intensităţilor de curent reprezentate în figura10.3 se bazează pe cercetări ale lui Koeppen şi Osypka, care au fost completate şi precizate de Rolf Müller [32].

Curba punctată dintre curbele a şi b ilustrează cantitatea de electricitate, respectiv intensitatea curentului, la care poate avea loc oprirea respiraţiei, dar la care poate să apară însă şi fibrilaţia cardiacă în cazul unei durate mai mari de acţiune a curentului. Sub curba punctată nu sunt de aşteptat efecte mortale; însă la intensităţi ale curentului apropiate de această curbă poate avea loc pierderea cunoştinţei.


În concluzie, intensitatea curentului nu poate fi considerată ca fiind singurul factor care determină fibrilaţia cardiacă, nici chiar în faza sensibilă a cordului; rolul hotărâtor îl joacă produsul dintre intensitatea curentului şi timp, adică cantitatea de electricitate.

Ca limită nepericuloasă se ia valoarea la care omul se desprinde singur de sub acţiunea curentului fără ajutorul altei persoane. Normele în vigoare stabilesc această valoare la 10 mA în cazul reţelelor de curent alternativ şi la 50 mA în cazul reţelelor de curent continuu.

Nu toate lucrările cercetătorilor consideră aceleaşi limite pentru valoarea curentului electric periculos sau a celui nepericulos pentru om. Unii cercetători americani indică drept limită a curentului la care omul se mai poate desprinde singur de sub acţiunea curentului, valoarea de 16 A pentru curent alternativ de 60 Hz şi cea de 76 mA pentru curent continuu Este necesar să se precizeze că valorile anterioare sunt convenţionale şi medii.

Date interesante sunt şi cele din tabelul 10.6, în care nu se indică însă timpul de acţiune.

Tabelul 10.6Efecte ale curentului electric în funcţie de intensitatea lui

CURENTUL [mA] EFECTUL

0,9 Insensibil0,9-1,2 Se simte numai în punctele de atingere ale elementelor aflate sub

tensiune1,2-1,6 Senzaţia de amorţeală a degetelor (furnicături)1,6-2,2 Amorţeşte mâna: se simte şi la incheieturi2,2-2,8 Uşoară stingherire la mişcările mâinii2,8-3,5 Stingherirea mai pronunţată în mişcările mâinii3,5-4,0 Oboseală în antebraţ, până la cot (sunt şi senzaţii dureroase la

persoanele mai sensibile)4,0-4,5 Uşoară tremurare a mâinilor4,5-5,0 Dureri în antebraţ5,0-6,0 Dureri uşoare în braţe (în general cu senzaţii neplăcute)6,0-8,0 Mâinile ţepene şi senzaţii dureroase: desprinderea anevoioasă de

elementul aflat sub tensiune8,0-9,5 Dureri în braţe10,00 Senzaţii dureroase generale în braţ

11,0-12,0 Dureri în umăr13,0-15,0 Dureri abia suportabile; desprinderea de elementul aflat sub

tensiune se face numai cu mari eforturi15,00 Desprinderea nu se mai poate face cu forţe proprii20,0 In general este vătămător dacă inimă se află în traseul curentului

0,01-1,0 Slabe contracţii muşchiulare în degete, creşterea presiunii sângelui

1,0-5,0 Comoţii nervoase până la antebraţ


5,0-15 Desprinderea de sub elementul aflat sub tensiune se poate face numai cu eforturi

15,0-20,0 Nu mai este posibilă desprinderea de elementul aflat sub tensiune, cu forţe proprii

În ceea ce priveşte efectele asupra omului, provocate de trecerea unui curent alternativ de 50 Hz, s-au stabilit anumite clasificări ale cazurilor de accidente, în funcţie de valoarea curentului şi de durata acestuia prin corp.

10.2.1.2. Alte accidente prin electrocutare

Pierderea cunoştinţei prin oprirea respiraţiei. Pierderea cunoştinţei la trecerea unui curent prin corpul omenesc mai poate interveni şi prin oprirea respiraţiei. Dacă valoarea efectivă a intensităţii curentului ajunge la 60-70 mA, convulsiile musculaturii toracelui devin atât de intense încât respiraţia nu mai este posibilă. Din cauza alimentării insuficiente a creierului cu oxigen, intervine pierderea cunoştinţei. Dacă după pierderea cunoştinţei nu se întrerupe acţiunea curentului electric, accidentatul moare prin asfixiere.

Arsuri. La intensităţi de curent mari se înregistrează în majoritatea cazurilor distrugeri grave ale ţesuturilor şi o afectare accentuată a încheieturilor umărului, mâinii, cotului şi piciorului. Leziunile electrotermice se disting clar de alte leziuni ale pielii şi sunt deosebit de dureroase, având deseori tendinţa de a produce inflamaţii, infecţii şi necroze.

Alte leziuni. Enumerarea tulburărilor cardiace şi ale sistemului nervos, precum şi a leziunilor pielii, provocate direct de curentul electric, nu ar fi completă dacă nu s-ar menţiona şi fenomenele spinale şi vasomotoare, tulburările anginoase şi neurovegetative, leziunile la ochi şi în special fracturile, luxaţiile şi alte leziuni care intervin în număr foarte mare, fiind provocate de contracţiile rapide, necoordonate ale muşchilor, cauzate de mişcări bruşte de apărare, de aruncarea conductoarelor aflate sub tensiune, de scăparea din mână a unei maşini în funcţiune sau de cădere de la înălţime. Aceste leziuni, care adeseori pot fi mai grave decât cele produse direct de curentul electric, apar într-o astfel de diversitate şi în aşa multe combinaţii că nu pot fi înşirate aici. În această categorie se cuprind leziuni începând de la fracturi ale bazei craniului, bazinului, coloanei vertebrale sau ale membrelor, leziuni prin întinderea muşchilor, contuzii, distorsiuni şi multe altele, până la răni uşoare deschise.

În astfel de cazuri, nu este vorba de afecţiuni produse de curentul electric propriu-zis, ci de afecţiuni indirecte provocate de curentul electric. De cele mai multe ori însă, tocmai acestea provoacă desfigurarea accidentatului, o perioadă lungă de incapacitate de muncă sau chiar invaliditatea lor.

10.2.2. FRECVENŢA CURENTULUI ELECTRIC

Curba de variaţie a intensităţilor de prag (intensitatea acelui curent care începe să fie perceput de om) a curentului alternativ sinusoidal în funcţie de


frecvenţă, descreşte exponenţial cu creşterea frecvenţei, trece printr-un minim larg (unde periculozitatea este maximă), apoi creşte tot exponenţial (figura 10.4).

Fig.10.4. Variaţia intensităţii de prag a curentului în funcţie de frecvenţă

Cu cât frecvenţa este mai mare, cu atât cantitatea de electricitate care pătrunde în corpul omului în timpul unei perioade este mai mică.

Mult timp s-a crezut că gradul de pericol se reduce odată cu creşterea frecvenţei curentului peste valoarea de 50 Hz.

În urma cercetărilor efectuate pentru intervalul 5-2000 Hz, nu s-a putut constata o diferenţă sensibilă faţă de pericolul prezentat de frecvenţa de 50 Hz.

Până în prezent s-au efectuat puţine cercetări în domeniul frecvenţelor foarte înalte şi acestea, în scopuri terapeutice (500000 Hz la chirurgia prin diatermie, terapie cu unde ultrascurte). Se pare totuşi că la frecvenţe foarte înalte, pericolul de electrocutare este mai mic. Deoarece frecvenţa înaltă şi hiperfrecvenţa încălzesc în profunzime, arsurile date de aceste frecvenţe sunt însă mult mai grave .

10.2.3. REZISTENŢA ELECTRICĂ A CORPULUI ÎN MOMENTUL ATINGERII

Alt factor deosebit de important care determină valoarea curentului care trece prin corpul omului la atingerea unui element aflat sub tensiune, este rezistenţa corpului în momentul atingerii.

Valoarea şi caracterul rezistenţei electrice a corpului omenesc aflat între două suprafeţe conductoare de curent aflate sub tensiune sunt foarte diferite, deoarece acestea depind nu numai de proprietăţile fizice (ca în cazul corpurilor obişnuite), ci şi de procesele biofizice şi biochimice din corp şi nu în ultimul rând de ţesutul muscular, de aparatul circulator, de organele interne şi de sistemul nervos.

Se apreciază că rezistenţa electrică a corpului omenesc lipsit de viaţă este cu 60% mai mare decât a celui viu. Este extrem de complicat să se indice o valoare exactă a rezistenţei electrice a unui om în viaţă.


Valoarea rezistenţei electrice a corpului nu este aceeaşi pentru toţi oamenii.

Este remarcabil faptul că acelaşi om nu prezintă aceeaşi rezistenţă în diferite condiţii şi chiar în aceleaşi condiţii rezistenţa nu este aceeaşi dacă atingerea se face pe diferite locuri ale suprafeţei corpului.

Fig. 10.5. Schema electrică simplificată a corpului omenesc,

Reţeaua echivalentă a corpului omenesc este foarte greu de redat. Simplificat, rezistenţa echivalentă a corpului omenesc poate fi considerată ca fiind suma a două rezistenţe înseriate: a pielii şi a ţesuturilor interne (figura 10.5).

Tabelul 10.7 prezintă rezistivitatea unor ţesuturi şi lichide ale corpului omenesc, măsurate separat, la tensiuni cu frecvenţa de 50 Hz.

Tabelul 10.7

Rezistenţa electrică a diverselor elemente componente ale organismului

OBIECTUL MĂSURĂRII REZISTIVITATEA, [ cm]

Lichidul rahidian 56

Serul sangvin 71

Tesuturi muşchiulare 150-300

Sângele 120-180

Piele în stare uscată pentru transplantări şi înmuiată în soluţie fiziologică

(7-9).105

Idem, dar vie pentru operaţii 1,2.106


Piele uscată (1,6-2).106

Din datele conţinute în tabelul 10.7, se poate observa că rezistenţa corpului omenesc depinde în cea mai mare măsură de rezistenţa stratului cornos al pielii (în stare uscată acesta se prezintă ca un dielectric).

Fig.10.6. Variaţia rezistenţei electrice a corpului omului în funcţie de tensiune (50 Hz, 3s)

Ţesuturile interioare se prezintă ca rezistenţe pur chimice. În unele lucrări, pentru rezistenţa internă a corpului sunt indicate valori între 570-1000 , iar în altele - valori mult mai mici.

Pentru o piele intactă şi uscată, rezistenţa corpului omenesc este de 40000 - 100000 , ajungând chiar şi până la 500000 . Dacă în momentul atingerii, stratul superficial al pielii lipseşte (zgârieturi, tăieturi, răniri, alte leziuni), rezistenţa electrică a corpului poate să scadă până la valoarea de 200 .

Factorii de care depinde rezistenţa corpului omenesc în momentul producerii unui şoc electric, sunt:

tensiunea la care este supus corpul;

locul de pe corp cu care omul a atins elementul sub tensiune;

suprafaţa de contact;

presiunea de contact;

umiditatea mediului înconjurător;

temperatura mediului înconjurător;


durata de acţiune a curentului.

Scăderea rezistenţei corpului cu creşterea tensiunii. Se explică în special prin faptul că trecerea curentului electric determină transpiraţie la nivelul epidermei, umplându-se cu lichid cavităţile mici, existente în special în epiderma uscată. Micşorarea rezistenţei are loc până la o valoare limită care depinde de grosimea stratului cornos al pielii. Prin aplicarea unei tensiuni mari, se produce străpungerea pielii. O dată cu începerea procesului de străpungere al pielii, rezistenţa scade, urmând ca după terminarea acestui proces, rezistenţa corpului să rămână la o valoare aproximativ constantă.

Pielea se comportă ca un dielectric. La valori mai mari decât tensiunea de străpungere, rezistenţa electrică a corpului omenesc se prezintă în acelaşi mod faţă de curentul continuu ca şi faţă de curentul alternativ de frecvenţă industrială.

Fig.10.7. Rezistenţa corpului omenesc în funcţie de tensiune şi de durata de aplicare

Până nu de mult se afirma că străpungerea pielii începe la tensiuni cuprinse între 10 şi 50 V. Cercetări mai recente au scos în evidenţă faptul că la tensiuni mici nu se produce o străpungere a pielii, deoarece rezistenţa ei este foarte mare. Se pare că la tensiuni mici (10-50 V), rezistenţa corpului scade ca urmare a unor străpungeri în interiorul moleculelor, însoţite de ruperea legăturilor în molecula însăşi. Această presupunere este întărită de faptul că fenomenul descris este însoţit de o senzaţie dureroasă. Capacitatea pielii se poate asimila cu cea a unui condensator cu pierderi (şuntat de o rezistenţă). Numai o piele foarte uscată şi cornoasă poate fi considerată ca un dielectric. Când trece un curent electric, rigiditatea dielectrică devine cu atât mai mică cu cât se produc densităţi de curent mai mari într-un număr mic de canale de străpungere. Distrugându-se membranele celulare se reduce substanţial rezistenţa iniţială a pielii. Aceste procese sunt funcţie atât de valoarea tensiunii cât şi de durata de acţiune a curentului.


Fenomenul de străpungere al pielii începe după 0,5 s şi se termină complet după 5-6 s.

Dacă iniţial rezistenţa corpului a prezentat o valoare mai mare de 5000 (chiar de ordinul a 50000 ), după străpungerea pielii rezistenţa scade la 1000 sau chiar mai puţin.

Observaţie. Ceea ce rezultă de mai sus şi este esenţial pentru tehnica electrosecurităţii, este faptul că s-a constatat întotdeauna scăderea rezistenţei în intervalul 10-500 V, după care rezistenţa rămâne aproximativ constantă.

Locul de pe corp cu care omul a atins elementul sub tensiune. Gravitatea electrocutării depinde de sensibilitatea nervoasă a locului respectiv.

Suprafaţa de contact. Cu cât suprafaţa de contact este mai mare, cu atât rezistenţa este mai scăzută, iar pericolul de electrocutare este mai mare. Aceasta se explică prin faptul că orice rezistenţă electrică variază invers proporţional cu secţiunea prin care se închide circuitul. Din acest motiv utilajele electrice portative, cu care omul are un contact permanent pe suprafaţă mare, în timpul lucrului, sunt mult mai periculoase decât utilajele electrice fixe, cu care omul vine în contact în mod întâmplător, pe suprafaţa mică şi pentru scurtă durată.

Presiunea de contact. Este evident că rezistenţa electrică a omului va fi mai mică, cu cât presiunea de contact electric cu elementul sub tensiune va fi mai mare. Şi din acest punct de vedere utilajul electric portativ este mai periculos decât utilajul electric fix, deoarece în timpul lucrului, omul ţine strâns în mână utilajul portativ pe când presiunea de contact cu utilajul fix este în general mică.

Tabelul 10.8Categorii de medii de lucru în funcţie de pericolul de electrocutare

MEDIIUMIDITATE RELATIVĂ

[%]

TEMPERATURĂ

[C]

EXEMPLE

foarte periculoase

> 97 > 35 zona de manipulare a obiectelor conductoare electrice legate la pământ cu suprafaţă > 60%;medii corozive;

periculoase 75 - 97 30 - 35 suprafeţe conductoare < 60%;pardoseli conductoare (beton);fluide;

puţin periculoase

< 75% 15 - 35 pardoseli izolante.

Temperatura mediului înconjurător. Indirect, temperatura mediului înconjurător influenţează de asemenea pericolul de electrocutare, căci cu cât temperatura mediului ambiant este mai mare, cu atât glandele sudoripare sunt mai


active şi rezistenţa omului este mai mică. În tabelul 10.8 se prezintă categoriile de medii de lucru în funcţie de pericolul de electrocutare.

Umiditatea mediului înconjurător. Cu cât umiditatea este mai mare, conductivitatea stratului de piele creşte şi deci rezistenţa electrică a organismului scade (figura 10.8).

Umiditatea, temperatura şi existenţa unor substanţe care micşorează rezistenţa pielii (substanţe chimice, praf, etc.), fac parte dintre factorii care caracterizează gradul de pericol pe care-l prezintă locul de muncă.

Modul de succesiune al fenomenelor care duc la scăderea rezistenţei este următorul: în momentul iniţial al atingerii elementului sub tensiune, stratul de piele determină o rezistenţă ridicată a corpului; ca urmare a aplicării tensiunii are loc procesul de străpungere al pielii, urmat de scăderea rezistenţei şi creşterea curentului ce se stabileşte prin corp; odată cu creşterea curentului, la locul de contact se degajă căldură ca urmare a energiei electrice consumate, se activează glandele sudoripare care micşorează şi mai mult rezistenţa electrică a corpului. Toate acestea duc la creşterea continuă a curentului ce trece prin corpul omului.

Fig.10.8. Valori limită pentru rezistenţa corpului omenesc în funcţie de tensiune

10.2.4. TENSIUNEA LA CARE ESTE SUPUS OMUL

În România, metodologiile folosite pentru dimensionarea instalaţiilor prin care se asigură protecţia împotriva accidentelor prin electrocutare, au la bază respectarea unor valori limită pentru tensiunea la care este supus omul şi nu pentru curentul stabilit prin corpul omului. Si aceasta pentru că este mai uşor să se


conceapă o protecţie plecând de la tensiune asupra căreia se poate acţiona direct, decât de la valoarea curentului electric.

Încercările de a determina limite superioare şi inferioare a tensiunilor periculoase nu au dat rezultate.

Mult timp tensiunile de 12 V sau 24 V s-au considerat nepericuloase. Practica a infirmat aceste limite. Astfel, au fost cazuri când la tensiuni foarte înalte, electrocutările nu au fost mortale, dar şi exemple de accidente mortale la tensiuni foarte joase, unele chiar neaşteptat de mici, exemple indicate în literatura de specialitate.

Tabelul 10.9

Rezultatele unei analize a accidentelor în funcţie de tensiunea la care a fost supus omul

Limitele tensiunilor de electrocutare

Electrocutări mortale

Electrotraumatisme cu pierderea tempo rară a capacităţii de muncă

Socuri electrice fără urmări

V nr. % nr. % nr. %

< 25 12 6,6 - - - -

25-50 19 10,6 34 5,1 101 7,7

51-100 24 13,4 73 10,7 182 13,8

101-150 50 31,4 190 28,8 490 37,3

151-200 34 18,9 230 34,9 320 24,5

201-250 13 7 86 13,0 189 14,5

251-350 2 1,2 20 3,25 13 1,0

351-500 8 4,3 7 1,0 6 0,6Peste 500 12 6,6 20 3,25 6 0,6TOTAL 174 100,00 660 100,00 1307 100,00

In tabelul 10.9 apare un procent de 6,6% electrocutări mortale la tensiuni sub 24 V. Aceasta nu permite stabilirea valorilor limită ale tensiunilor periculoase şi nepericuloase, valori care s-ar putea folosi practic în tehnica securităţii, pericolul depinzând direct de valoarea curentului, nu de tensiune.

Limitele după care variază rezistenţa electrică a corpului omenesc sunt atât de largi, încât tensiunile determinate funcţie de aceste limite nu ar avea mare importanţă practică. Un fapt este evident – şi anume: cu cât tensiunea la care este supus omul este mai mare, cu atât este mai puternic şocul electric şi este mai ridicat şi gradul de pericol de electrocutare.

Există statistici ale accidentelor care au avut loc la deservirea diferitelor instalaţii sau utilaje electrice şi acestea stau la baza stabilirii limitelor tensiunii de lucru şi a tensiunii de pas, funcţie de:

- tensiunea şi puterea de lucru a instalaţiei sau utilajului electric;

- condiţiile de exploatare ale echipamentului respectiv;


- existenţa posibilităţii de asigurare a unei protecţii radicale şi prin alte mijloace.Practica, având nevoie de valorile limită ale tensiunilor de la care să se

pornească în executarea protecţiei, a impus stabilirea unor valori maxime admise şi condiţiile în care acestea pot fi folosite. Aceste valori sunt determinate în cea mai mare măsură de probabilitatea unui accident grav şi au mai puţin o justificare teoretică, fiind stabilite în funcţie de:

nivelul tehnic al echipamentelor electrice;

gradul de pregătire profesională acelor ce deservesc echipamentul;

siguranţa în exploatare a sistemelor de protecţie folosite împotriva electrocutărilor;

categoria locului unde este folosit echipamentul electric;

tipul echipamentului (fix, mobil sau portativ);

tensiunea de lucru.

Unii specialişti, în lucrările lor, încearcă să justifice teoretic tensiunile maxime admise, luând în consideraţie:

- limitele curenţilor consideraţi nepericuloşi;

- valorile rezistenţelor corpului omenesc;

- timpii utili pentru deconectarea echipamentului defect.

Dacă nu s-ar ţine seama de probabilitatea ca un anumit pericol să apară în practică, s-ar ajunge, de cele mai multe ori, la instalaţii cu preţuri nejustificat de mari. Intervenind factorul „practic”, limitele tensiunilor vor diferi de la ţară la ţară, funcţie de anumite condiţii specifice.

In România, sunt stabilite trei categorii de tensiuni maxime admise:

tensiuni de lucru maxime admise pentru alimentarea cu energie electrică a sculelor electrice portative şi a corpurilor de iluminat;

tensiuni maxime admise de atingere şi de pas;

tensiuni maxime admise induse ca urmare a influenţelor electromagnetice.

Tensiunile maxime admise pentru alimentarea de lucru a sculelor electrice portative sunt:

- până la 380 V dacă pentru protecţia împotriva electrocutărilor se aplică separarea de protecţie sau o izolare de protecţie suplimentară faţă de izolarea de lucru;

- până la 127 V dacă se aplică o protecţie prin legare la pământ cu ajutorul căreiă se preconizează să se asigure tensiuni de atingere sub 24 V şi numai în cazul reţelelor izolate faţă de pământ;


- până la 42 V dacă izolarea este întărită, constituind o formă a unei izolări suplimentare de protecţie;

- până la 24 V numai cu o izolare corespunzătoare de lucru.Tensiunile maxime admise pentru alimentarea corpurilor de iluminat

sunt:- până la 220 V pentru corpurile de iluminat montate fix, în cazul lămpilor

cu incandescenţă numai dacă elementele care sunt sau pot intra sub tensiune nu intră în zona de manipulare a omului;

- până la 127 V în locurile periculoase şi foarte periculoase pentru corpurile de iluminat fixe şi mobile cu incandescenţă aflate în zona de manipulare numai dacă alimentarea se face dintr-o reţea izolată faţă de pământ şi numai dacă se aplică o protecţie prin legarea la pământ cu ajutorul căreia se asigură tensiuni de atingere sub 24 V;

- până la 24 V pentru corpurile de iluminat portative şi corpurile de iluminat mobile şi fixe cu incandescenţă care se află în zona de manipulare a omului din locurile periculoase;

- până la 12 V pentru corpurile de iluminat portative şi cele mobile şi fixe cu incandescenţă care se află în zona de manipulare a omului din locurile foarte periculoase;

- până la 24 V pentru corpurile fixe şi mobile cu incandescenţă care se află în zona de manipulare a omului din locurile foarte periculoase, dacă sunt în construcţie închisă şi cu izolare întărită sau sunt cel puţin în construcţie cu siguranţă mărită.

10.2.5. STAREA FIZICĂ A OMULUI

S-a constatat că şocul electric se manifestă mult mai puternic dacă omul este obosit sau în stare de ebrietate.

Femeile sunt mai sensibile la şocul electric decât bărbaţii. Sensibilitate mai mare au şi copiii.

Deşi nu a fost confirmată de cercetări, există concepţia foarte răspândită că bolnavii cu afecţiuni cardiace şi cei cu astenie prezintă o sensibilitate crescută la trecerea curentului.

11.2.6. DURATA ACŢIUNII CURENTULUI ASUPRA CORPULUI OMENESC

Conform datelor din tabelul 10.11, există valori limită ale duratei de acţiune a curentului electric, valori peste care se produce fibrilaţia inimii.

Tabelul 10.10.

Valori limita peste care se produce fibrilatia inimii

Curentul, mA 10 60 90 110 160 250 350 500

Durata de acţiune, s 30 10-30 3 2 1 0,4 0,2 0,1


Pentru acţiuni de scurtă durată a curentului, de regulă la timpi sub o secundă (nedepăşind însă timpul limită de 3 secunde), curentul limită I2 – care se consideră că poate fi suportat de om fără pericole, variază în funcţie de durata de acţiune,conform relaţiei propusă de Dalziel:

. (10.1)

În cazul acţiunii de lungă durată a curentului (peste 3 secunde), se consideră drept curent limită I1 la care nu se produce fibrilaţia inimii, cel egal cu 50 mA.

Fig.10.9 Curba de variaţie a limitelor curentului I1 prin om, la care se consideră că nu se produce fibrilaţia inimii, în funcţie de timpul t de la producerea defectului

şi până la întreruperea circuitului electric respectiv.

10.2.7. ATENŢIA OMULUI ÎN MOMENTUL ATINGERII

Se pot întâmpla accidente şi atunci când omul nu se aşteaptă să fie surprins de curentul electric la atingerea unui obiect oarecare, aflat accidental sub tensiune. In acest caz, pot avea loc căderi de la înălţime sau scăpări de obiecte grele din mână, provocându-se accidente din cauza traumatismelor.

Există desigur excepţii care nu se încadrează între limitele indicate anterior. De exemplu, factorul "surpriză" are un rol foarte important, în special în cazul electrocutărilor prin afectarea sistemului nervos. In aceleaşi condiţii moartea electrocutatului se poate produce într-un timp mai scurt şi la valori de curent mici,


dacă acesta nu se aşteaptă să fie supus unui şoc electric decât în cazul în care el este prevenit asupra pericolului ce poate apărea.

10.3. ANALIZA STATISTICILOR PRIVIND ELECTROCUTĂRILE

Indicaţiile statistice cu privire la frecvenţa accidentelor provocate de curentul electric ar trebui să cuprindă, pe lângă locul, timpul, cauza, felul, gravitatea accidentului, şi indicaţii exacte cu privire la vârsta, sexul şi profesiunea accidentatului, mărimea tensiunii, felul curentului, calea curentului, durata acţiunii curentului, ultimele manifestări de viaţă ale accidentatului, timpul după care a intervenit moartea, măsurile luate de prim ajutor etc. Numai în acest fel s-ar putea întocmi o statistică „ideală” – şi aceasta ar fi un instrument eficient pentru prevenirea accidentelor. În România nu există încă o statistică atât de complexă.

Tabelul 10.11

Defalcarea accidentelor prin electrocutare pe categorii de tensiuni

Atingeri directe, % Atingeri indirecte, %Joasă tensiune

[kV]Înaltă tensiune

[kV] Joasă tensiune

[kV]Înaltă tensiune

[kV]

< 1 1 - 35 110 < 1 1-35 110

55,5 19,7 2,5 22,13 0,17 -

Tabelul 10.12

Defalcarea accidentelor prin electrocutare pe profesii

Electricieni, % Alte specialităţi, %Muncitori şi

şefi de echipăMaiştri şi ingineri

Necalificaţi Calificaţi

atingeridirecte

atingeriindirecte

atingeridirecte

atingeriindirecte

atingeridirecte

atingeri. indirecte

atingeri directe

atingeriindirecte

39 2,15 2,15 0,5 17,5 8,5 20,2 10

Cu datele de care dispunem, se poate afirma că din numărul total al accidentelor prin electrocutare înregistrate, 4% au avut un sfârşit mortal. Acest procent este urmat abia la mare distanţă de procentele exprimând cazurile mortale în alte categorii de accidente.

Din nefericire, aceste date nu sunt semnificative, căci nu cuprind numărul mare de electrocutări în rândurile populaţiei. Rămâne de necontestat însă faptul că accidentele prin electrocutare dau cel mai mare procent de cazuri mortale dintre toate categoriile de accidente.

10.4. CONSIDERAŢII GENERALE PRIVIND INSTALAŢIILE DE LEGARE LA PĂMÂNT


Prin legare la pământ se înţelege stabilirea în mod voit a unui contact electric cu pământul.

Scopurile legării la pământ sunt următoarele:

protecţia vieţii oamenilor: protecţia personalului de deservire sau a altor persoane care ating părţi

metalice din instalaţiile electrice care în mod normal nu sunt sub tensiune, dar care pot intra accidental sub tensiune;

protecţia personalului care execută lucrări de reparaţii şi revizii (cuţitele de legare la pământ, scurtcircuitoarele mobile);

protecţia persoanelor împotriva curenţilor de trăsnet;

realizarea unor condiţii cerute de exploatarea corectă a instalaţiilor electrice:

stabilizarea potenţialelor unor puncte faţă de pământ (de exemplu, legarea la pământ a punctului neutru);

realizarea unor circuite de întoarcere prin pământ a curenţilor normali de lucru (de exemplu, tracţiunea electrică);

crearea unor circuite de impedanţă corespunzătoare necesare funcţionării unor protecţii etc.

Deşi este posibil ca pentru fiecare dintre aceste funcţiuni să se realizeze câte o instalaţie de legare la pământ separată, la noi în ţară şi în multe alte ţări o singură instalaţie de legare la pământ este folosită în comun pentru realizarea funcţiunilor de mai sus. Evident că, o astfel de instalaţie trebuie să corespundă tuturor condiţiilor impuse de fiecare funcţiune în parte.

De regulă, condiţiile cele mai severe le impune funcţiunea de protecţie a vieţii oamenilor împotriva accidentelor prin electrocutare.

În cele ce urmează, ne vom ocupa, în principal, de această primă funcţiune a unei instalaţii de legare la pământ.

10.4.1. TIPURI DE REŢELE

În funcţie de tratarea neutrului, reţelele electice se împart în două mari categorii:

reţele cu neutrul izolat (simbol I), din care fac parte:

reţele cu neutrul izolat (nelegat la pământ);

reţele cu neutrul legat la pământ prin bobină de stingere (compensare);

reţele cu neutrul legat la pământ (simbol T, de la franţuzescul Terre), din care fac parte:

reţele cu neutrul legat la pământ prin rezistenţă;

reţele cu neutrul legat efectiv la pământ.


Pentru protecţia împotriva accidentelor prin electrocutare în instalaţiile electrice se folosesc două metode de bază de protecţie:

legarea la pământ de protecţie (simbol T);

legarea la conductorul de nul de protecţie (simbol N).

10.4.2. TIPURI DE INSTALAŢII ELECTRICE

Putem discuta despre următoarele tipuri de instalaţii electrice, prin prisma celor două aspecte precizate în paragraful 10.4.1.:

instalaţii tip IT = reţele cu neutrul izolat (I), în care metoda de protecţie de bază este legarea la pământ (T);

instalaţii tip TT = reţele cu neutrul legat la pământ (T), în care metoda de protecţie de bază este legarea la pământ (T);

instalaţii tip TN = reţele cu neutrul legat la pământ (T), în care metoda de protecţie este legarea la nul (N).

Observaţie: nu se realizează reţele tip IN.

Reţelele electrice de înaltă tensiune (Un 1000V) pot fi din categoria cu neutrul izolat sau din categoria cu neutrul legat la pământ. În toate aceste reţele metoda de bază de protecţie împotriva accidentelor prin electrocutare este legarea la pământ de protecţie (deci pot fi reţele tip IT sau TT).

Reţelele electrice de joasă tensiune (Un 1000V) pot fi, de asemenea, din cele două categorii în cele ce priveşte tratarea neutrului, dar metodele de bază de protecţie diferă. În cazul reţelelor de joasă tensiune cu neutrul izolat se foloseşte ca metodă de protecţie de bază legarea la pământ de protecţie (deci, reţele tip IT ). În schimb, în reţelele de joasă tensiune cu neutrul legat efectiv la pământ metoda de protecţie de bază este, de regulă, legarea la conductorul de nul de protecţie (deci, reţele tip TN).

10.4.3. PĂRŢI COMPONENTE ALE UNEI INSTALAŢII DE LEGARE LA PĂMÂNT

O instalaţie de legare la pământ poate fi considerată ca fiind formată din două părţi principale:

priza de pământ, compusă din: electrozi metalici îngropaţi în sol (de regulă, din oţel); solul din jurul electrozilor;

reţeaua de legare la priza de pământ, compusă din totalitatea electrozilor metalici prin care se realizează legătura între părţile metalice ale echipamentelor care trebuie legate la pământ şi priza de pământ; este realizată în mod uzual din conductor de oţel lat.


Un curent care se scurge în pământ printr-o instalaţie de legare la pământ parcurge părţile metalice (reţeaua de legare la priză şi electrozii metalici îngropaţi) şi volumul de sol din jurul electrozilor.

Solul este considerat un conductor cu o rezistivitate mult mai mare decât a părţii metalice a instalaţiei de legare la pământ : sol /oţel 1081012 .

Ca urmare, la trecerea curentului electric, rezistenţa opusă de instalaţia de legare la pământ este practic concentrată în volumul de sol din jurul electrozilor.

Deoarece din electrozii metalici curentul se dispersează în sol, rezistenţa opusă de acesta la trecerea curentului este denumită şi rezistenţă de dispersie.

10.4.4. POTENŢIALUL SOLULUI ÎN ZONA UNEI PRIZE DE PĂMÂNT LA TRECEREA UNUI CURENT ELECTRIC PRIN PRIZĂ

La trecerea unui curent (pe care o să-l notăm de aici încolo cu Ip) prin electrozii prizei şi apoi prin volumul de sol din jurul acestora, solul din zona prizei va căpăta potenţiale diferite de zero.

Fig.10.10 Curba distribuţiei de potenţial

Pentru cazul simplu al unui singur electrod implantat în pământ valorile potenţialului pământului din jurul acestuia sunt reprezentate calitativ în diagrama de mai sus (fig.10.10), numită şi pâlnia de potenţial.

10.5. MODURI ÎN CARE SE POT PRODUCE ACCIDENTELE PRIN ELECTROCUTARE

Accidentele prin electrocutare se pot produce: Prin atingere directă a unui conductor aflat în mod normal sub tensiune.

Măsurile de protecţie constau în împrejmuiri, supraînălţări şi prin instruirea personalului să respecte regulile de lucru în instalaţiile electrice sub tensiune.

Ip

Rd

x

Vx

V

V = 0


Prin atingere indirectă, adică prin atingerea unor părţi metalice care în mod normal nu sunt sub tensiune, dar care în mod accidental pot intra sub tensiune.

Pentru a ilustra două dintre cazurile de astfel de electrocutări să revenim la curba distribuţiei de potenţial în jurul unei prize, la scurgerea unui curent prin ea, în pământ (fig.10.11).

Înainte de a aborda problema electrocutărilor prin atingere indirectă, să remarcăm că potenţialul cel mai înalt se atinge în zona electrozilor îngropaţi în pământ. Diferenţa de potenţial între aceste puncte şi solul aflat la distanţă suficient de mare (unde V=0) se numeşte tensiune pe priză:

U p Vp Rp I p 0 (10.2)

În cazul trecerii unui curent Ip prin priză, toate părţile metalice legate la priza de pământ vor avea acestă tensiune.

Analizând datele furnizate de diferiţi cercetători în urma experimentărilor şi cele din statisticile electrocutărilor, în tehnica securităţii muncii la instalaţiile electrice valoarea rezistenţei omului viu se consideră egală cu 1000 , în cazul unei electrocutări prin atingere directă (cale de curent mănă-picior sau mână stăngă-mână dreaptă.şi egală cu 3000 , în cazul unei electrocutări prin atingere indirectă. Aceste valori sunt în general acoperitoare.


Desigur că vor exista cazuri în care vor coincide mai mulţi factori nefavorabili, ceea ce face ca rezistenţa omului să scadă sub aceste valori.

Electrocutare prin tensiune de atingere. Să presupunem că un om se află în apropierea unui echipament electric în timpul unui defect care are drept consecinţă trecerea unui curent prin instalaţia de legare la pământ. Dacă el atinge cu mâna carcasa metalică a echipamentului, legată la priza de pământ, atunci va fi supus unei diferenţe de potenţial numită tensiune de atingere (a se vedea figura 10.11):

Ua Vmână Vpicior (10.3)

Se observă că, Ua < Up. Se notează cu ka coeficientul de atingere:

kaUaU p

1(10.4)

Electrocutare prin tensiune de pas. Tensiunea de pas este diferenţa de potenţial ce apare între cele două tălpi ale unui om care păşeşte într-o zonă în care se află amplasată o priză de pământ, în cazul scurgerii prin aceasta a unui curent în pământ (vezi figura 10.2):

(10.5)

Analog, se defineşte coeficientul de pas:

k pasU pas

U p 1

(10.6)

Situaţia cea mai gravă apare atunci când omul atinge cu o mână o carcasă a unui echipament intrată accidental sub tensiune (Up), iar cu cealaltă mână ţine, de exemplu, un cablu derulat de lungime mare, care la celălalt capăt este în contact cu pământul aflat la distanţa de priză:

Ua Vmână Vmână U p 1 2 0 (10.7)

10.6. VALORILE MAXIME ADMISE NORMATE PENTRU TENSIUNEA DE ATINGERE ŞI TENSIUNEA DE PAS

În România, metodologiile folosite pentru dimensionarea instalaţiilor prin care se asigură protecţia împotriva accidentelor prin electrocutare, se bazează pe respectarea unor valori limită nu pentru curenţii ce trec prin corpul omenesc, ci pentru tensiunile accidentale la care acesta poate fi supus.


Curentul ce trece prin corpul omenesc (Ih) este raportul dintre diferenţa de potenţial ce poate să apară între două părţi ale corpului omenesc (şi care depinde de modul de producere al electrocutării) şi rezistenţa corpului omenesc (Rh).

În calcule se iau valori acoperitoare, mult mai mici decât cele reale:

Rh = 1000 pentru cazul electrocutărilor prin atingere directă;

Rh = 3000 pentru cazul electrocutărilor prin atingere indirectă.

Pe baza celor arătate mai sus privind curenţii maximi admisibili şi valorile de calcul ale rezistenţei corpului omenesc s-au calculat valori admisibile pentru tensiunile accidentale la care poate fi supus un om într-o instalaţie electrică. Ca urmare, normele prevăd valori maxime admise pentru tensiunile de atingere şi de pas în funcţie de:

tensiunea nominală a instalaţiei: joasă tensiune sau înaltă tensiune;

durata defectului condiţionată de modalităţile de eliminare a defectelor;

zona de amplasare a instalaţiei electrice.

Tensiunile de atingere şi de pas maxime admise pentru instalaţiile şi echipamentele electrice de joasă tensiune sunt prezentate în tabelele 10.13 şi 10.14.

Tabelul 10.13Valorile maxime admise ale tensiunilor de atingere şi de pas, în V,

în instalaţii cu tensiuni nominale până la 1000V

Locul de utilizare

Categoria utilajelor

Mediul

Puţin periculos Periculos sau foarte periculos

c.a. c.c. c.a. c.c.

Timpul de deconectare [s]

< 3 >3 < 3 >3 < 3 >3 < 3 >3

Suprafaţă Fixe şi mobile 65 40 110 65 65 40 110 65

Portabile 65 40 110 65 24 24 24 24

Subteran Toate - - - - 24 24 24 24

Protecţia împotriva atingerilor indirecte trebuie astfel realizată încât, în caz de defect, tensiunile de atingere şi de pas să fie eliminate sau limitate la valorile de mai sus în cel mult 0,2 secunde.

La utilajele portative, dacă sunt alimentate la tensiunea redusă de 12 V sau 24 V, nu se mai iau alte măsuri de protecţie decât izolarea de lucru. Carcasa utilajului intră sub tensiune numai dacă izolaţia se deteriorează. Reţeaua de alimentare a acestor utilaje este izolată faţă de pământ şî deci pericolul apare doar atunci când în reţeaua respectivă există o fază defectă.

Tabelul 10.14

Valorile maxime admise pentru tensiunile de atingere şi de pas [V] în instalaţii de înaltă tensiune conform 1.RE - Ip 30 - 90

Nr Instalaţia Zona de Tipul Timpul de întrerupere a defectului prin protecţia de bazăcrt electrică amplasare reţelei 0,2 s 0,3 s 0,4 s 0,5 s 0,6 s 0,7s 0,8..1,2 1,2..3 s 3 s

Echipament circulaţie I;T1 125 100 85 80 75 70 65 65 50electric din frecventă T2 250 200 165 150 140 130 125 65 50

1 staţii şi circulaţie redusă fără mijloace I;T1 250 200 165 150 140 130 125 125 125posturi de individuale de protecţie izolante T2 500 400 330 300 280 260 250 125 125

transformare circulaţie redusă cu folosirea I:T1 500 400 390 300 280 260 250 250 250mijl. individ. de protecţie izol. T2 1100 795 600 500 500 500 500 250 250

I 125 125 125 125 125 125 125 125 125circulaţia frecventă T1 250 250 250 250 250 250 250 250 250

Stâlpi din localităţi T2 1100 795 600 500 500 500 500 250 2502 LEA circulaţia frecventă în afara

localităţilorI;T1;T2 nu se normează

fără circulaţie redusă I;T1;T2 nu se normeazăaparataj incinte industriale şi a- I;T1 125 125 125 125 125 125 125 125 125

gricole, campinguri, plaje T2 250 250 250 250 250 250 250 125 125I 125 125 125 125 125 125 125 125 125

Stâlpi În general, indiferent T1 250 250 250 250 250 250 250 250 2503 LEA cu de zonă T2 500 500 500 500 500 500 500 250 250

aparataj incinte industr. şi agricole, I 125 125 125 125 125 125 125 125 125plaje, terenuri agricole T1;T2 250 250 250 250 250 250 250 125 125

Notă: cifrele 1 şi 2 din coloana "Tipul reţelei" se referă la numărul de sisteme de protecţie pentru eliminarea defectului

13 PEC. Note Curs 10 Notiuni Electrosecuritate-pag 205-231

Documents

Transcript of 13 PEC. Note Curs 10 Notiuni Electrosecuritate-pag 205-231