PAGE 385

CAP. 16. PROTECIA IMPOTRIVA ocului electric N REELEI INSTALAII ELECTRICE DE JOAS TENSIUNE16.1. CONSIDERAII GENERALEn toate domeniile de activitate, electricitatea a devenit un ajutor indispensabil pentru om. n afara avantajelor deosebite pe care le ofer, electricitatea prezint ns i pericolul electrocutrii (oc electric fatal [9]), dac nu se aplic msurile corespunztoare de protecie. Primul accident mortal prin electrocutare nregistrat de statistici a avut loc n 1780, pe yachtul rusesc Livadia cnd un fochist a atins dulia aflat sub tensiune a unui corp de iluminat [27]. De atunci, mii de oameni au czut victime efectului patofiziologic (oc electric) produs de trecerea curentului electric prin corpul uman, n urma atingerii unor elemente care se aflau normal sub tensiune sau care au intrat accidental n legtur cu astfel de elemente, datorit unor defecte de izolaie.

Din nefericire, nici un organ senzorial al omului nu poate s detecteze o tensiune electric i s pun omul n gard mpotriva atingerii elementelor aflate sub tensiune.16.1.1.Efectele fiziologice ale curentului electricDin punct de vedere medical, curentul electric are trei mari efecte asupra organismului uman i anume: electroliza, stimularea nervilor i nclzirea. Stimularea nervoas este cel mai periculos ntruct sistemul nervos controleaz cele dou sisteme eseniale pentru via: sistemul circulator i cel respirator.

Electroliza se produce dac un curent continuu trece printr-un mediu conductor coninnd ioni liberi. Conform standardelor internaionale pentru aparatura electromedical curentul cu frecvena mai mica de 0.1Hz este considerat curent continuu.. Peste aceasta frecvena efectul ionilor care trec ntr-o direcie este compensat de ionii care trec n cealalt direcie pe durata alternanei negative.

Un curent continuu de 100A care se nchide ntre 2 electrozi dispui pe piele timp de cteva minute va forma mici ulceraii sub electrozi. Standardele limiteaz valoarea curentului continuu la 10A.

Stimularea nervilor este produs de cureni alternativi cu intensiti mai mari de 1 mA. Dac sunt stimulai nervi senzitivi va apare o senzaie dureroas, iar dac vor fi stimulai nervi motori se va produce o contracie muscular. Stimularea nervilor se produce pn la frecvene de 1kHz. Peste aceasta frecven efectul de stimulare a nervilor scade.

La valori ale curentului mai mari de 15 mA apare fenomenul de contracie persistent a musculaturii, iar peste 100 mA apare fibrilaia ventricular. Cureni de 500mA vor produce blocarea respiraiei i arsuri. Dac valoarea curentului aplicat este mai mare de 500 mA atunci inima va reporni dup dispariia curentului; acest fenomen constituie principiul defibrilatorului.

Efectul de nclzire poate fi obinut att local ct i ntr-o mas mare de corp. Cureni cu frecvente cuprinse intre 400kHz i 30 MHz sunt folosii n diatermia chirurgical fie pentru coagulare fie pentru tiere.

16.1.2 Limite admisibile

Din punct de vedere a proteciei la oc electric a utilizatorilor energiei electrice s-a constatat c sensibilitatea omului fa de curentul electric, difer extrem de mult de la un individ la altul. Spre exemplu, pe un lot de 50 de persoane sntoase, brbai, cu vrsta ntre 19 i 39 de ani, s-au fcut msurtori pe cile de curent care intervin cel mai frecvent n practic. A rezultat c, pentru 5% din aceste persoane, curentul de 0,7mA este perceptibil, pe cnd altele, reprezentnd acelai procentaj, nu au avut nici o senzaie, chiar i la o valoare de 4,2mA. La femei valorile sunt cu cca. 30% mai mici.

Efectele patofiziologice sunt determinate de intensitatea curentului. Limitele curenilor suportabili au fost stabilite pe baza datelor experimentale; se consider ca nepericulos curentul alternativ de frecven industrial cu valoarea mai mic de 10mA i curentul continuu cu valoarea mai mic de 50mA.

La valori de peste 50mA (curent continuu sau alternativ) se poate produce ncetarea funciilor vitale, prin afectarea sistemului nervos sau datorit fibrilaiei inimii.Conceptul de curent nepericulos este utilizat pentru a defini acel curent de sub aciunea cruia omul se poate elibera prin fore proprii.

Reprezentarea grafic a efectelor curenilor, fig.16.1, ce trec prin om, n funcie de durata de aciune a acestora, pune n eviden faptul c intensitatea curentului nu poate fi considerat ca singura mrime fizic rspunztoare de producerea fibrilaiei inimii, nici chiar n faza sensibil a inimii. n aceeai msur, de declanarea fenomenelor specifice trecerii curentului prin organism, este rspunztor i timpul.

Urmrind curbele care separ valorile curenilor se definesc urmtoarele domenii:- I-domeniul nepericulos ;

-II-domeniul valorilor la care poate avea loc oprirea respiraiei i chiar apariia fibrilaiei inimii, dac timpul de trecere este mare ;

-III-domeniul efectelor mortale.

Fig.16.1Relaia curent-timp, efecte globale, este redat n tabelul 16.1. (privind efectele curentului electric asupra organismului uman, dup Beintkerw [28]).Comparnd sensibilitatea omului, la curent continuu cu cea la curent alternativ, se constat c la curent continuu nu apar convulsii i c pot fi suportai cureni avnd o valoare de 3 ori mai mare dect n cazul curentului alternativ.

Aceast constatare a determinat echivalene, din punct de vedere al pericolului, exprimate prin tensiuni corespunztoare naturii curentului (tab.16.2.).Gradul de pericol este notat cu 1,2,3, pentru un anume pericol (1), o reea de curent continuu de 42 V este echivalent din acest punct de vedere cu o reea de curent alternativ de 12 V.

n concluzie, mrimea electric ce provoac electrocutarea este curentul electric.

n figura 16.2. este prezentat variaia valorilor de prag ale curenilor alternativi sinusoidali n funcie de frecven. Minimul intensitii de prag este apropiat de frecvena de 50 Hz., confirmnd constatarea c, frecvenele industriale sunt cele mai periculoase n ceea ce privete producerea de excitaii. De fapt, minimul este mult mai larg 10600 Hz.

Tabelul 16.1

DomeniulValoare

curentDurata trecerii curentului Efecte produse

I25mAnedefinitCreterea uoar a presiunii sngelui, uoar tetanizare a muchilor respiratori. Nu se semnaleaz urmri vtmtoare pentru sistemul circulator i inim.

II25-80mA25-30 sCreterea presiunii sngelui. Dereglarea respiraiei. Opri-rea momentan a inimii avnd ca urmare o funcionare neregulat a inimii. Trecerea la fibrilaia inimii.

III80mA-5A0,1-0,3 sFibrilaia ireversibil a inimii.

IV3-8AnedefinitOprirea circulaiei sngelui i a inimii cu neregulariti. Oprirea circulaiei sngelui i a inimii cu neregulariti consecutive n funcionarea inimii pe durate lungi ca n cazul categoriei a II-a; creterea presiunii sngelui n timpul trecerii curentului; mbolnvirea muchilor respiratori, ar suri.

Tabelul 16.2Gradul de pericol123

Curent continuu, V42108120

Curent alternativ, V123642

Adugnd la aceast constatare faptul c n domeniul 6001000 Hz, intensitatea de prag nu depete cu mai mult de 50% valoarea intensitii de prag n domeniul frecvenelor 10600 Hz, se poate considera ca periculos, din punct de vedere al producerii de excitaii, domeniul de frecvene 51000 Hz. Pericolul ocului electric letal (electrocutrii) scade cu creterea frecvenei curentului, astfel nct la de 500 KHz se produc doar arsuri.16.2. POSIBILITI DE producere A ocului electric16.2.1. Condiii n care se produce ocul electricocul electric se produce dac corpul omenesc se interpune ntre dou puncte aflate la tensiuni diferite i prin el se nchide un circuit electric.

Pot exista dou situaii:

a)-corpul omenesc se interpune n serie ntr-un circuit electric, fig.16.3.

Ih =Uh/ Rh = U / (Z1 + Rh) (16.1)b)-corpul omenesc se interpune n paralel ntr-un circuit electric, fig.16.4.

Ih = Uh / Rh ; Rh >> Z2 (16.2) Uh = Z2 . I (16.3)

Reprezentarea condiiilor n care se produce ocul electric se face pe seama urmtoarelor convenii: - corpul omenesc este reprezentat printr-o rezisten echivalent Rh;

- se reprezint numai secundarul transformatorului reelei cu tensiunea de faz Uf;

- n reele cu neutrul legat la pmnt, rezistena prizei de pmnt de exploatare (de legare la pmnt a neutrului transformatorului din postul trafo) este notat cu R0 ; - rezistena instalaiei de legare la pmnt a carcaselor utilajelor este reprezentat prin rezistena echivalent Rp;

- intensitatea curentului care trece prin corpul omenesc se noteaz cu Ih.

Aplicarea unei tensiuni, pe o poriune a corpului omenesc, este posibil ca urmare: a) a unei atingeri directe respectiv, se atinge o parte a unei instalaii care n mod normal se afl sub tensiune;

b) a unei atingeri indirecte respectiv, se atinge o parte a unei instalaii care n mod normal nu se afl sub tensiune, dar care accidental poate fi pus sub tensiune (carcase, etc.);

c) atingerea simultan a dou puncte de pe sol, aflate la tensiuni diferite tensiune de pas.

16.2.2. Atingerea direct. Tensiunea ce se poate prelua, n urma unei atingeri directe, depinde i de tipul reelei electrice, care poate fi cu neutrul legat la pmnt sau izolat fa de pmnt, conform STAS 12604/85.

16.2.2.1. Atingerea direct ntr-o reea trifazat cu neutrul legat la pmnt (fig.16.5.) determin, prin corpul omenesc, un curent cu valoarea:

Ih = Uf / Rh + R0

(16.4)

Deoarece R0 Rp.

Rezistena R'p se calculeaz n funcie de un coeficient de utilizare ntre electrozi u