Техника безопасности
Электрическая энергия – штука слишком серьезная, чтобы с ней можно было шутить. В учебных заведениях, где готовят электриков, техника безопасности выделена в отдельный предмет, по которому студенты в обязательном порядке сдают экзамен. Да и после окончания учебы любой профессиональный электрик в обязательном порядке должен проходить регулярный инструктаж по правилам эксплуатации электроустановок и безопасным приемам работы с ними. Не прошедшие такой инструктаж к работе просто не допускаются.
Немного теории
Из школьного курса физики известно, что вода достаточно хорошо проводит электрический ток, но хуже, чем алюминиевые и медные проводники. Хорошим проводником является и организм человека.
Но какие процессы происходят в организме, когда по нему проходит электрический ток?
Различают два типа поражения электричеством:
– электрический удар (шок), поражающий весь организм, который не вызывает ожогов, но приводит к параличу сердца или дыхания, а часто к тому и другому одновременно;
– электрическая травма – поражение током внешних частей тела: ожоги, металлизация кожи, электрические знаки.
Природа возникновения электрических ожогов такова: при прохождении электрического тока через тело в его тканях выделяется тепло, достаточное, чтобы нагреть места соприкосновения с напряжением до 60–70 °C. Входящий в состав тканей белок при такой температуре свертывается, от чего на теле появляются ожоги или электрические знаки (круглые или овальные припухлости затвердевшей глубоко пораженной кожи желтоватого цвета, очерченной белой или серой каймой).
Если металл (проводников, других деталей) под действием тока при горении дуги разбрызгивается и испаряется, происходит электрометаллизация кожи – пораженные участки пропитываются частицами металла.
Кроме поражения электрическим током, вызванным прямым контактом с токоведущим элементом, возможно так называемое поражение прикосновения, возникающее при контакте человека с заземленной установкой, в которой возникло напряжение на корпус. В этом случае на человека действует не электрический ток как таковой, а напряжение, возникающее из-за разности потенциалов между опорными точками под его ногами и руками, имеющими контакт с корпусом электроустановки. Если заземление оборвано или имеет слишком большое сопротивление, то напряжение прикосновения может быть опасным.
Степень поражения электрическим током зависит от следующих показателей и параметров: от величины и рода тока, протекающего через тело человека; от продолжительности его воздействия; от психического и физического состояния человека в момент поражения; от пути, по которому проходит ток в организме.
Наиболее опасно, когда путь большей части тока проходит через сердце (от одной руки к другой или от рук к ногам), а ток при этом является переменным.
Уже говорилось, что электрический ток характеризуется тремя параметрами: напряжением, силой и частотой. Для человеческого организма опасно не напряжение, а именно сила тока: если при силе в 0,6 мА человек только начинает ощущать переменный ток, то при силе в 12–15 мА он может выдержать его в течение не более 10 секунд и, хотя будет испытывать сильную боль в пальцах и кистях, освободиться от контакта с токоведущими элементами способен самостоятельно; при поражении током силой в 20–25 мА человек испытывает очень сильную боль и паралич рук, поэтому освободиться от его воздействия самостоятельно не может; сила тока в 50–80 мА вызывает паралич дыхания; а уже в 90–100 мА приводит к параличу сердца и смерти.
Если рассматривать степень опасности переменного тока в зависимости от его частоты, то здесь наблюдается следующая закономерность: чем выше частота тока, тем опаснее он для человека (наиболее опасна частота переменного тока 50–60 Гц).
Дело в том, что при увеличении частоты тока по поверхности тела начинают распространяться поверхностные токи, сильно нагревающие кожу, поэтому поражение высокочастотным током обычно приводит к ожогам, но не к электрическому удару.
Меньшей чувствительностью человек обладает к действию постоянного тока: его он начинает ощущать при 12–15 мА, а паралич дыхания наступает только при 90–110 мА.
Как мы уже отметили, человеческое тело обладает сопротивлением, которое измеряется в омах (Ом). При одном и том же напряжении сила тока будет тем больше, чем меньше сопротивление токоведущего проводника. Сопротивление сухой и неповрежденной кожи (ее рогового слоя) может достигать 40 000–100 000 Ом.
Физические, физиологические и психологические процессы, происходящие в организме (повышенное потоотделение, опьянение, нервное возбуждение, переутомление), резко – до 800–1000 Ом – уменьшают сопротивление тела человека. К тому же роговой слой кожи имеет очень незначительную толщину – 0,05–0,2 мм – и легко пробивается напряжением 250 В. При этом сопротивление уменьшается в 100 раз и падает тем скорее, чем продолжительнее воздействие тока на тело человека.
Это объясняет тот факт, что даже небольшое напряжение может вызвать поражение электрическим током: при сопротивлении тела человека в 700 Ом опасным будет напряжение всего в 35 В, и при работе с таким напряжением необходимо применять изолирующие защитные средства – резиновые перчатки или инструмент с изолированными ручками.
Пожарная опасность электросетей и электропотребителей
По статистическим данным, наиболее пожароопасным видом электроустановок являются электропроводки. На их долю приходится до 41 % всех пожаров, связанных с электроустановками и электрооборудованием.
Пожар возникает в результате коротких замыканий, перегрузок и из-за больших переходных сопротивлений в местах соединений и присоединений проводов и кабелей.
Из общего количества пожаров, возникающих от электробытовых приборов, около 40 % происходит в результате пользования электроутюгом, а также электрокамином, самодельными электронагревательными приборами; 10 % пожаров возникает при включении электроплиток.
В настоящее время все чаще стали возникать пожары в результате взрывов цветных телевизоров и другой радиоаппаратуры.
Короткие замыкания, перегрузки, большие переходные сопротивления
Короткое замыкание может возникнуть из-за нарушения изоляции между фазными проводами, фазным проводом и нулевым проводом сети или при замыкании фазного провода на металлические конструкции, имеющие соединение с землей, замыкании на землю.
Короткое замыкание может быть полным (металлическим) и неполным. При полном замыкании переходное сопротивление в месте замыкания проводов незначительно, и им можно пренебречь. Чаще возникает неполное короткое замыкание, поскольку в местах замыкания проводов появляется переходное сопротивление из-за неплотности контактов, образования окисной пленки, обугливания изоляции.
При металлическом коротком замыкании срабатывает защита, которая отключает сеть. При неполном коротком замыкании аппараты защиты не могут сработать, в результате чего возникает пожар. Возможен пожар и при неправильном выборе аппаратов защиты.
Наибольшей пожароопасностью обладают провода и кабели в полиэтиленовой изоляции.
Пожар может возникнуть из-за перегрузки в сети при подключении электроприемников, номинальный потребляемый ток которых превышает допустимую величину тока для данного сечения провода сети или при неправильно выбранном сечении проводника. При перегрузке защита может не сработать до тех пор, пока провода не нагреются до температуры возгорания, тогда между ними происходит короткое замыкание.
Особенно опасна перегрузка в электросетях частных жилых домов, садовых построек, так как в них нередко отсутствуют аппараты защиты от перегрузки, а имеются только аппараты, отключающие сеть при коротком замыкании.
Опасны в пожарном отношении значительные переходные сопротивления, возникающие в местах соединения проводов, присоединения их к выключателям, розеткам, щиткам, электробытовым приборам.
Надежность контакта обеспечивается опрессовкой, пайкой или специальными зажимами, снабженными пружинящими шайбами. Следует иметь в виду, что даже при надлежащем соединении в специальных зажимах через 3–3,5 года сопротивление контактов возрастает в 2 раза. В значительной степени увеличивается переходное сопротивление при кратковременных коротких замыканиях, отключаемых при исправно действующей защите. При увеличении переходного сопротивления и неаварийном режиме работы электросети отключения аппаратами защиты не происходит, поскольку величина тока недостаточна для их срабатывания. В то же время провод в месте контакта с большим переходным сопротивлением может нагреться до температуры воспламенения изоляции.
Даже при незначительной перегрузке в сети, но при большом переходном сопротивлении в месте контакта и длительном несрабатывании защиты провод может загореться.
Пожарная опасность электрических источников света
В лампах накаливания электрическая энергия переходит в энергию световую и тепловую, причем тепловая составляет большую долю общей энергии, в связи с чем колбы ламп значительно нагреваются. Например, температура на поверхности колбы лампы мощностью 100 Вт в зависимости от момента измерения будет составлять: через 2, 10, 20 минут соответственно 150, 290 и 300 °C.
Нагрев при включенной лампе распределяется по ее поверхности неравномерно. Например, для газонаполненной лампы мощностью 200 Вт температура вертикали распределяется следующим образом: на цоколе 82 °C, на середине высоты колбы 165 °C, в нижней части колбы 85 °C.
В случае соприкосновения колбы лампы с телами, обладающими малой теплопроводностью (тканью, бумагой, деревом и др.), в зоне касания возможен сильный местный перегрев. Например, 100-ваттная лампочка, обернутая хлопчатобумажной тканью, через 1 минуту после включения в горизонтальном положении нагревается до 70 °C, через 2 минуты – до 103° С, а через 5 минут – до 340 °C, после чего ткань начинает тлеть. Это может явиться причиной пожара.
Люминесцентные лампы менее опасны в пожарном отношении, однако при неисправностях в пускорегулирующей аппаратуре (залипание стартера и др.) возможен их сильный нагрев. В практике нагрев лампы достигал 190–200 °C, а дросселей – до 120 °C.
Пожарную опасность представляют стартеры, поскольку внутри их находятся легковоспламеняющиеся материалы (бумажный конденсатор, картонные прокладки и др.).
Правила пожарной безопасности требуют, чтобы максимальный перегрев опорных поверхностей светильников не превышал 50 °C.
В целях пожарной безопасности в светильниках типа НОВ, НОГ, ВЗГ (повышенной надежности против взрыва и взрывозащищенные) применяют искробезопасный патрон с искрогасительной камерой. Такое же исполнение патрона имеют рудничные повышенной надежности светильники типа РП-25, РП-60.
Пожарная опасность электробытовых приборов, телевизоров и радиоаппаратуры
Наиболее часто причиной пожаров является нагрев окружающих электробытовые приборы предметов до температуры воспламенения. Так, для деревянных поверхностей, выполненных из сосны, температура воспламенения составляет 255 °C, для полиэтилена – 350 °C. Электронагревательные приборы имеют сильный нагрев поверхностей снизу и с боков. Электроутюг, включенный в сеть, через 15 минут нагревается до температуры 400–500 °C и если его оставить на деревянной подставке или на ткани, предназначенной для глаженья, произойдет самовоспламенение.
Телевизоры, особенно цветного изображения, радиоаппаратура являются источником повышенной пожарной опасности.
Самыми опасными в пожарном отношении являются цветные телевизоры марок «Рубин-711», «Рубин-714». В телевизоре много деталей из горючих материалов. Близость их к тепловым источникам (лампам) создает вероятность возгорания.
Следует иметь в виду, что материалы (полистирол, полиэтилен, этилен, полипропилен, поливинилхлорид, лак, гетинакс) не только горючи, но и токсичны, поскольку при их горении выделяются вредные для человека газы. При нагревании полистирола до 160–240 °C выделяется цианистый водород. При термическом разложении поливинилхлорида (при температуре 228–232 °C) выделяется токсичный хлористый водород. Усугубляет пожароопасность органическая пыль, оседающая на деталях телевизора во время его эксплуатации.
При работе телевизора электроэнергия превращается в тепло, происходит нагрев изоляции и, как правило, ее преждевременное старение. Изоляционные материалы нагреваются до температуры выше 60 °C. При старении изоляции повышается вероятность ее электрического пробоя. Следует иметь в виду, что напряжение на некоторых элементах телевизора составляет 15–25 кВ.
В телевизорах не предусмотрена защита, которая отключала бы его при возникновении искры или незначительной электрической дуги в местах паек проводов и печатных плат. Не все отечественные телевизоры обеспечены устройствами автоматического отключения по окончании телепередач. Работа телевизора без видеосигнала (когда передачи закончены) является ненормальной и может значительно увеличить вероятность возгорания.
Большую пожароопасность представляют радиодетали (конденсаторы, интегральные микросхемы, резисторы), трансформаторы.
В целях профилактики возникновения пожаров необходимо соблюдать следующие основные правила эксплуатации телевизоров:
– включать телевизор в сеть через стабилизатор напряжения;
– применять стандартные, заводского изготовления предохранители с плавкой вставкой, рассчитанные на ток, соответствующий данному телевизору;
– розетка электросети, в которую включается телевизор, должна быть доступна для быстрого отключения телевизора от сети;
– не следует устанавливать телевизор вблизи приборов отопления и вставлять в мебельную стенку, поскольку при этом ухудшаются условия отвода тепла (вентиляционные отверстия в телевизоре должны быть открытыми);
– нельзя оставлять телевизор во включенном положении без присмотра, позволять детям включать телевизор в отсутствие взрослых;
– после отключения телевизора выключателем, вынуть вилку шнура из штепсельной розетки;
– при неисправностях телевизора (нет изображения, гудение, треск и т. п.) следует сразу же отключить его от сети и вызвать телевизионного мастера.
Для профилактического осмотра телевизора рекомендуется не реже 1 раза в год вызывать специалиста из телеателье.
Пожарная опасность раскаленных частиц и электрических искр
Электрические искры и раскаленные частицы (капли расплавившегося металла) образуются при коротком замыкании в электропроводке, при электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания. Размер капель металла при коротком замыкании и плавлении нити накала электрических ламп накаливания достигает 3 мм, а при электросварочных работах – 5 мм. Температура электрической дуги при коротких замыканиях и электросварочных работах может достигать 4000 °C, следовательно, дуга будет являться источником зажигания всех горючих веществ (даже большинство металлов при такой температуре не только плавится, но и испаряется).
Температура капель металла зависит от вида расплавившегося металла. Она равна температуре плавления этого металла.
Количество теплоты, которое капля металла способна отдать горючей среде при остывании, зависит от высоты свободного падения капли, ее объема (диаметра) и массы, определяемой плотностью расплавившегося металла, а также от его удельной теплоемкости. Возгорание горючего материала, на который упала расплавленная капля металла, зависит от температуры самовоспламенения материала и минимально необходимой энергии его зажигания. Например, для горючей смеси минимальная энергия зажигания составляет всего 25 млДж (миллиджоулей). Большую пожарную опасность представляют искры, возникающие при неполных коротких замыканиях в электропроводке и при электросварочных работах.
По статистическим данным, наиболее пожароопасным видом электроустановок являются электропроводки. На их долю приходится до 41 % всех пожаров, связанных с электроустановками и электрооборудованием.
Пожар возникает в результате коротких замыканий, перегрузок и из-за больших переходных сопротивлений в местах соединений и присоединений проводов и кабелей.
Из общего количества пожаров, возникающих от электробытовых приборов, около 40 % происходит в результате пользования электроутюгом, а также электрокамином, самодельными электронагревательными приборами; 10 % пожаров возникает при включении электроплиток.
В настоящее время все чаще стали возникать пожары в результате взрывов цветных телевизоров и другой радиоаппаратуры.
Короткие замыкания, перегрузки, большие переходные сопротивления
Короткое замыкание может возникнуть из-за нарушения изоляции между фазными проводами, фазным проводом и нулевым проводом сети или при замыкании фазного провода на металлические конструкции, имеющие соединение с землей, замыкании на землю.
Короткое замыкание может быть полным (металлическим) и неполным. При полном замыкании переходное сопротивление в месте замыкания проводов незначительно, и им можно пренебречь. Чаще возникает неполное короткое замыкание, поскольку в местах замыкания проводов появляется переходное сопротивление из-за неплотности контактов, образования окисной пленки, обугливания изоляции.
При металлическом коротком замыкании срабатывает защита, которая отключает сеть. При неполном коротком замыкании аппараты защиты не могут сработать, в результате чего возникает пожар. Возможен пожар и при неправильном выборе аппаратов защиты.
Наибольшей пожароопасностью обладают провода и кабели в полиэтиленовой изоляции.
Пожар может возникнуть из-за перегрузки в сети при подключении электроприемников, номинальный потребляемый ток которых превышает допустимую величину тока для данного сечения провода сети или при неправильно выбранном сечении проводника. При перегрузке защита может не сработать до тех пор, пока провода не нагреются до температуры возгорания, тогда между ними происходит короткое замыкание.
Особенно опасна перегрузка в электросетях частных жилых домов, садовых построек, так как в них нередко отсутствуют аппараты защиты от перегрузки, а имеются только аппараты, отключающие сеть при коротком замыкании.
Опасны в пожарном отношении значительные переходные сопротивления, возникающие в местах соединения проводов, присоединения их к выключателям, розеткам, щиткам, электробытовым приборам.
Надежность контакта обеспечивается опрессовкой, пайкой или специальными зажимами, снабженными пружинящими шайбами. Следует иметь в виду, что даже при надлежащем соединении в специальных зажимах через 3–3,5 года сопротивление контактов возрастает в 2 раза. В значительной степени увеличивается переходное сопротивление при кратковременных коротких замыканиях, отключаемых при исправно действующей защите. При увеличении переходного сопротивления и неаварийном режиме работы электросети отключения аппаратами защиты не происходит, поскольку величина тока недостаточна для их срабатывания. В то же время провод в месте контакта с большим переходным сопротивлением может нагреться до температуры воспламенения изоляции.
Даже при незначительной перегрузке в сети, но при большом переходном сопротивлении в месте контакта и длительном несрабатывании защиты провод может загореться.
Пожарная опасность электрических источников света
В лампах накаливания электрическая энергия переходит в энергию световую и тепловую, причем тепловая составляет большую долю общей энергии, в связи с чем колбы ламп значительно нагреваются. Например, температура на поверхности колбы лампы мощностью 100 Вт в зависимости от момента измерения будет составлять: через 2, 10, 20 минут соответственно 150, 290 и 300 °C.
Нагрев при включенной лампе распределяется по ее поверхности неравномерно. Например, для газонаполненной лампы мощностью 200 Вт температура вертикали распределяется следующим образом: на цоколе 82 °C, на середине высоты колбы 165 °C, в нижней части колбы 85 °C.
В случае соприкосновения колбы лампы с телами, обладающими малой теплопроводностью (тканью, бумагой, деревом и др.), в зоне касания возможен сильный местный перегрев. Например, 100-ваттная лампочка, обернутая хлопчатобумажной тканью, через 1 минуту после включения в горизонтальном положении нагревается до 70 °C, через 2 минуты – до 103° С, а через 5 минут – до 340 °C, после чего ткань начинает тлеть. Это может явиться причиной пожара.
Люминесцентные лампы менее опасны в пожарном отношении, однако при неисправностях в пускорегулирующей аппаратуре (залипание стартера и др.) возможен их сильный нагрев. В практике нагрев лампы достигал 190–200 °C, а дросселей – до 120 °C.
Пожарную опасность представляют стартеры, поскольку внутри их находятся легковоспламеняющиеся материалы (бумажный конденсатор, картонные прокладки и др.).
Правила пожарной безопасности требуют, чтобы максимальный перегрев опорных поверхностей светильников не превышал 50 °C.
В целях пожарной безопасности в светильниках типа НОВ, НОГ, ВЗГ (повышенной надежности против взрыва и взрывозащищенные) применяют искробезопасный патрон с искрогасительной камерой. Такое же исполнение патрона имеют рудничные повышенной надежности светильники типа РП-25, РП-60.
Пожарная опасность электробытовых приборов, телевизоров и радиоаппаратуры
Наиболее часто причиной пожаров является нагрев окружающих электробытовые приборы предметов до температуры воспламенения. Так, для деревянных поверхностей, выполненных из сосны, температура воспламенения составляет 255 °C, для полиэтилена – 350 °C. Электронагревательные приборы имеют сильный нагрев поверхностей снизу и с боков. Электроутюг, включенный в сеть, через 15 минут нагревается до температуры 400–500 °C и если его оставить на деревянной подставке или на ткани, предназначенной для глаженья, произойдет самовоспламенение.
Телевизоры, особенно цветного изображения, радиоаппаратура являются источником повышенной пожарной опасности.
Самыми опасными в пожарном отношении являются цветные телевизоры марок «Рубин-711», «Рубин-714». В телевизоре много деталей из горючих материалов. Близость их к тепловым источникам (лампам) создает вероятность возгорания.
Следует иметь в виду, что материалы (полистирол, полиэтилен, этилен, полипропилен, поливинилхлорид, лак, гетинакс) не только горючи, но и токсичны, поскольку при их горении выделяются вредные для человека газы. При нагревании полистирола до 160–240 °C выделяется цианистый водород. При термическом разложении поливинилхлорида (при температуре 228–232 °C) выделяется токсичный хлористый водород. Усугубляет пожароопасность органическая пыль, оседающая на деталях телевизора во время его эксплуатации.
При работе телевизора электроэнергия превращается в тепло, происходит нагрев изоляции и, как правило, ее преждевременное старение. Изоляционные материалы нагреваются до температуры выше 60 °C. При старении изоляции повышается вероятность ее электрического пробоя. Следует иметь в виду, что напряжение на некоторых элементах телевизора составляет 15–25 кВ.
В телевизорах не предусмотрена защита, которая отключала бы его при возникновении искры или незначительной электрической дуги в местах паек проводов и печатных плат. Не все отечественные телевизоры обеспечены устройствами автоматического отключения по окончании телепередач. Работа телевизора без видеосигнала (когда передачи закончены) является ненормальной и может значительно увеличить вероятность возгорания.
Большую пожароопасность представляют радиодетали (конденсаторы, интегральные микросхемы, резисторы), трансформаторы.
В целях профилактики возникновения пожаров необходимо соблюдать следующие основные правила эксплуатации телевизоров:
– включать телевизор в сеть через стабилизатор напряжения;
– применять стандартные, заводского изготовления предохранители с плавкой вставкой, рассчитанные на ток, соответствующий данному телевизору;
– розетка электросети, в которую включается телевизор, должна быть доступна для быстрого отключения телевизора от сети;
– не следует устанавливать телевизор вблизи приборов отопления и вставлять в мебельную стенку, поскольку при этом ухудшаются условия отвода тепла (вентиляционные отверстия в телевизоре должны быть открытыми);
– нельзя оставлять телевизор во включенном положении без присмотра, позволять детям включать телевизор в отсутствие взрослых;
– после отключения телевизора выключателем, вынуть вилку шнура из штепсельной розетки;
– при неисправностях телевизора (нет изображения, гудение, треск и т. п.) следует сразу же отключить его от сети и вызвать телевизионного мастера.
Для профилактического осмотра телевизора рекомендуется не реже 1 раза в год вызывать специалиста из телеателье.
Пожарная опасность раскаленных частиц и электрических искр
Электрические искры и раскаленные частицы (капли расплавившегося металла) образуются при коротком замыкании в электропроводке, при электросварке и при плавлении электродов электрических ламп накаливания. Размер капель металла при коротком замыкании и плавлении нити накала электрических ламп накаливания достигает 3 мм, а при электросварочных работах – 5 мм. Температура электрической дуги при коротких замыканиях и электросварочных работах может достигать 4000 °C, следовательно, дуга будет являться источником зажигания всех горючих веществ (даже большинство металлов при такой температуре не только плавится, но и испаряется).
Температура капель металла зависит от вида расплавившегося металла. Она равна температуре плавления этого металла.
Количество теплоты, которое капля металла способна отдать горючей среде при остывании, зависит от высоты свободного падения капли, ее объема (диаметра) и массы, определяемой плотностью расплавившегося металла, а также от его удельной теплоемкости. Возгорание горючего материала, на который упала расплавленная капля металла, зависит от температуры самовоспламенения материала и минимально необходимой энергии его зажигания. Например, для горючей смеси минимальная энергия зажигания составляет всего 25 млДж (миллиджоулей). Большую пожарную опасность представляют искры, возникающие при неполных коротких замыканиях в электропроводке и при электросварочных работах.
Первая помощь при поражении электрическим током
Знания техники безопасности при работе с электрическим током позволят не только избежать поражения электрическим током, но и оказать первую помощь людям, подвергшимся такому поражению. Необходимо знать порядок оказания первой, доврачебной, помощи пострадавшему от электрического тока.
При напряжении 380/220 В. В первую очередь нужно обезопасить себя. Ни в коем случае нельзя касаться открытых частей тела или влажной одежды пострадавшего. Первое действие – срочно освободить пострадавшего от действия тока, для чего нужно отключить ту часть установки, к которой прикоснулся пострадавший. Все нужно делать быстро, но осмотрительно.
Способ отключения в такой ситуации не имеет значения: выкрутить предохранительные пробки, вытянуть из розетки вилку, выключить рубильник. Если при этом одновременно отключится и освещение, нужно подключить осветительные приборы к другим источникам или воспользоваться автономными источниками (в темноте вы вряд ли сможете оказать пострадавшему помощь).
При невозможности быстрого отключения электроустановки принимаются все меры к отделению пострадавшего от токоведущих частей. Надо помнить, что в большинстве случае через человека проходит неотпускающий ток. Он вызывает непроизвольное судорожное сокращение мышц рук. Если пострадавший держит провод руками, то пальцы сильно сжимаются, и высвободить провод из его рук невозможно. Прилагать чрезмерные усилия для отделения пострадавшего от цепи поражения ни в коем случае нельзя. При напряжении до 1000 В можно подойти к пострадавшему и отделить его от токоведущих частей, взявшись за сухие части одежды или воспользовавшись своей сухой одеждой, канатом, палкой, доской или другим не проводящим электрический ток предметом. Если пострадавший касается оборванного провода высоковольтной линии (ВЛ), а провод лежит на земле, то прежде чем подойти к пострадавшему, необходимо подложить под ноги сухую доску, сверток сухой одежды или какую-либо сухую, не проводящую электрический ток подставку, и отделить провод от пострадавшего с помощью сухой доски, палки. Рекомендуется действовать по возможности одной рукой (другую лучше держать в кармане). Оттаскивая пострадавшего за ноги, не следует касаться его обуви или одежды, если руки оказывающего помощь изолированы плохо, так как обувь и одежда могут быть сырыми и явиться проводниками электрического тока. Оказывающий помощь (если ему необходимо дотронуться до тела пострадавшего) должен надеть диэлектрические перчатки, обмотать руки шарфом или использовать любую другую сухую одежду.
Если нет возможности отделить пострадавшего от токоведущих частей или отключить электроустановку от источника питания, то следует перерубить или перерезать провода. Можно использовать топор, если его топорище абсолютно сухое. Надо перерубить провода (каждый в отдельности), подложив под них все ту же доску. Кроме того, провода (каждый в отдельности) можно перекусить пассатижами или кусачками с изолированными рукоятками, в крайнем случае можно воспользоваться инструментом с металлическими рукоятками, но обернув их сухой шерстяной или прорезиненной материей. Если поражение электрическим током произошло на воздушной высоковольтной линии (ВЛ), то можно прибегнуть к короткому замыканию всех проводов ВЛ, набросив на них проволоку, металлический трос или голый провод.
Еще один способ разомкнуть контакт пострадавшего с источником тока (рис. 74) – это откинуть или оттянуть провода сухой палкой, шестом, крюком (разумеется, из диэлектрика).
Рис. 74. Правильное освобождение пострадавшего от контакта с источником тока.
Примерно около 80 % пострадавших от электрического тока в первое мгновение теряют сознание. Если же попавший под напряжение находится в сознании, но испугался, растерялся и не знает, что для освобождения от тока ему необходимо оторваться от земли, достаточно бывает резким окриком: «Подпрыгни!» заставить его действовать правильно.
При напряжении выше 1000 В. Запрещается подходить к пострадавшему на расстояние ближе 4–5 м в помещениях и 8–10 м вне помещений.
Поскольку тело человека – проводник электрического тока, прикасаться к нему незащищенными руками, пока он находится в контакте с источником тока, ни в коем случае нельзя (рис. 75).
Рис. 75. Неправильное освобождение пострадавшего от воздействия электрического тока.
Для освобождения пострадавшего от тока оказывающий помощь должен надеть на ноги диэлектрические боты, на руки – диэлектрические перчатки и действовать изолирующей штангой или клещами, рассчитанными на соответствующее напряжение. Указанные средства индивидуальной защиты не всегда имеются под рукой. Поэтому, особенно при поражении электрическим током на ВЛ, можно прибегнуть к короткому замыканию всех трех проводов ВЛ неизолированным проводом. Перед замыканием проводов ВЛ один конец набрасываемого провода заземляют. При этом необходимо следить за тем, чтобы он не коснулся пострадавшего и людей, оказывающих помощь. Если пострадавший находится на высоте, то необходимо принять меры, исключающие его падение.
При возможности следует отключить ВЛ. Надо иметь в виду, что на линии, особенно если имеется кабельная вставка, может сохраниться заряд емкостного тока, опасный для жизни человека. Поэтому после отключения ВЛ ее надежно заземляют.
После освобождения человека от действия электрического тока необходимо в течение 15–20 секунд определить в зависимости от состояния пострадавшего характер оказания первой помощи. Если пострадавший дышит и находится в сознании, то его следует удобно уложить, расстегнуть на нем одежду и обязательно укрыть. До прихода врача обеспечить полный покой и доступ чистого свежего воздуха, непрерывно наблюдая за дыханием и пульсом. Дыхание можно проверить, поднося ко рту или носу зеркальце, металлический блестящий предмет, которые при дыхании запотевают, или пушинку, нитку, травинку, волос – они под действием дыхания отклоняются.
Если пострадавший находится без сознания, но у него прощупывается пульс и не нарушено дыхание, его следует привести в чувство – обрызгать лицо холодной водой, поднести к носу тампон, смоченный нашатырным спиртом.
Если даже человек чувствует себя удовлетворительно, то все равно ему не следует позволять вставать и тем более продолжать работу. Электротравма не проходит бесследно, и отсутствие тяжелых симптомов после поражения электрическим током не исключает возможности последующего ухудшения состояния пострадавшего. Описаны случаи, когда пострадавший вставал, делал несколько шагов и падал замертво.
Следует помнить, что если под воздействием электрического тока человек хотя бы на несколько секунд потерял сознание, то через 2–4 года может возникнуть ишемическая болезнь сердца. Каждый несчастный случай необходимо расследовать и составлять соответствующий акт.
Если пострадавший дышит плохо (очень редко и судорожно, как умирающий) или не дышит, ему надо обязательно делать искусственное дыхание и как можно раньше с момента травмы.
Надо знать, что продолжительность переходного состояния между жизнью и смертью (клиническая смерть), которое наступает с момента прекращения сердечной деятельности, дыхания и продолжается до начала оживления организма, составляет 4–6 минут, в течение которых кора мозга человека может существовать без кислородного снабжения. По истечении этого времени можно восстановить сердечную деятельность, дыхание, но кора головного мозга уже не вернется к жизни. Человек не придет в сознание, и, следовательно, оживление потеряет всякий смысл.
Поэтому в тяжелых случаях, если человек не дышит или дышит очень редко и судорожно, а его пульс не прощупывается или слишком слаб, ему необходимо сделать искусственное дыхание в комплексе с непрямым массажем сердца, чтобы восстановить работу парализованных органов.
В настоящее время у нас в стране и за рубежом применяется способ искусственного дыхания «рот в рот» или «рот в нос».
При искусственном дыхании по способу «рот в рот» оказывающий помощь набирает в легкие как можно больше воздуха и энергично выдыхает в легкие пострадавшего через его рот или нос. Выдыхаемый воздух содержит более 16 % кислорода, и объем воздуха, поступающего в этом случае в легкие пострадавшего, примерно в четыре раза больше, чем при других способах искусственного дыхания. При этом активно расширяются легочные альвеолы и происходит рефлекторное возбуждение дыхательного центра головного мозга, чем и обусловливается эффективность применения такого искусственного дыхания, не случайно названного «поцелуй жизни» (рис. 76).
Рис. 76. Выполнение искусственного дыхания по способу «рот в рот».
Перед тем как начать искусственное дыхание, необходимо убедиться в том, что верхние дыхательные пути пострадавшего свободны для прохождения воздуха.
Если раскрыть рот не удается, следует в угол рта между коренными зубами осторожно вставить какую-либо дощечку, металлическую пластинку, черенок ложки и т. п. и разжать зубы.
Затем надо удалить из полости рта жидкость и слизь (если они накопились) с помощью носового платка или любой другой мягкой ткани, при наличии съемных зубов или протезов их необходимо вынуть. Только после этого пострадавшего кладут на спину, оказывающий помощь становится на колени у головы пострадавшего с любой стороны. Одну руку надо подложить под шею пострадавшего, а другой рукой как можно больше запрокинуть его голову назад. Затем надо зажать ноздри (чтобы исключить возможность выхода вдуваемого воздуха через нос) большим и указательным пальцами той руки, которой запрокидывали голову. В таком положении оказывающий помощь делает глубокий вдох и, плотно прижав свой рот (через платок или марлю) к открытому рту пострадавшего, резко и сильно вдувает воздух в течение 5 секунд так, чтобы грудь пострадавшего заметно поднялась. После этого необходимо отстраниться от пострадавшего, чтобы не мешать свободному выходу воздуха из легких.
Лучше вдувать воздух через специальные резиновые трубки, выпускаемые промышленностью. Один конец трубки до имеющегося на ней овального фланца вводят в рот пострадавшему так, чтобы она попала в дыхательное горло, а не в пищевод.
По окончании выдоха оказывающий помощь делает глубокий вдох и весь цикл повторяется. Таких вдуваний нужно делать не менее 12–15 в минуту (в ритме собственного дыхания).
Если челюсти у пострадавшего плотно стиснуты и их нельзя быстро разжать, необходимо вдувать воздух в нос пострадавшего.
При оказании помощи маленьким детям воздух вдувают одновременно в рот и нос. Частота вдуваний в этом случае должна составлять 15–18 в минуту. Объем вдуваемого воздуха уменьшается в соответствии с возрастом ребенка.
Если пострадавший начал дышать самостоятельно, то некоторое время следует продолжать искусственное дыхание, вдувая воздух одновременно с началом вдоха пострадавшего.
Пульс лучше всего проверять на шее, прижав два пальца руки (большой и указательный) к артериям с обеих сторон шеи.
Помимо искусственного дыхания параллельно необходимо делать массаж сердца.
Приемы массажа разработаны в лаборатории экспериментальной физиологии по оживлению организма бывшей АМН СССР.
Массаж сердца выполняют следующим образом. Грудную клетку пострадавшего освобождают от одежды, укладывают его на спину на твердое основание. Для лучшего притока крови к сердцу ноги пострадавшего следует приподнять примерно на 0,5 м.
Очень важно определить место надавливания. Для этого прощупывают нижний конец грудины и на 3–4 см выше этого места находят точку нажатия (рис. 77).
Рис. 77. Определение места нажатия на грудину при выполнении непрямого массажа сердца.
Оказывающий помощь опускается сбоку от пострадавшего, находит точку нажатия и кладет на нее ладонь так, чтобы пальцы рук не касались грудной клетки. Тонус мышц грудной клетки у пострадавшего резко снижен, поэтому для массажа сердца усилия одной руки недостаточно. Для создания большего усилия вторую руку накладывают под прямым углом на тыльную часть ладони первой руки. Благодаря этому удается быстро (толчком) и сильно нажать на грудину, которая приближается к позвоночнику на 3–5 см, сдавливает сердце (рис. 78), и кровь из его полостей выталкивается в сосуды большого и малого круга кровообращения.
Рис. 78. Выполнение непрямого (закрытого) массажа сердца: а – положение рук; б – момент надавливания на грудину.
После толчка грудина перемещается в исходное положение, а сердце, освобожденное от сжимающего усилия, наполняется кровью, поступающей из вен.
Частота надавливаний должна составлять 60–80 раз в минуту (примерно 1 раз в секунду) для взрослых и до 100 раз в минуту для детей. При таком ритме создается возможность длительного поддерживания артериального давления, что необходимо для жизнедеятельности организма до восстановления самостоятельной работы сердца.
При выполнении массажа нельзя нажимать на окончание ребер или на мягкие ткани, примыкающие к грудине (можно сломать ребра и повредить внутренние органы).
Надавливая на грудину, не следует сгибать руки в локтевых суставах. После толчка руки расслабляют, но не снимают с грудины.
Детям наружный массаж сердца нужно проводить одной рукой, надавливая большим пальцем или двумя (указательным и средним) на нижнюю часть грудины.
При одновременном выполнении искусственного дыхания и массажа сердца отношение числа вдуваний к числу нажатий на грудину определяется числом участников, оказывающих первую помощь. Когда это делает один человек, то сначала он 2–3 раза вдувает в легкие пострадавшего воздух (на это затрачивается не более 10–15 секунд), а затем, после двухсекундного перерыва (необходимого для завершения дыхания), 15–20 раз нажимает на грудину (на что затрачивается еще 15–20 секунд). Если первую помощь оказывают два человека, то один делает искусственное дыхание, а другой – массаж сердца. В этом случае после каждого вдувания в легкие пострадавшего и двухсекундной паузы проводится 5–6 нажатий на грудину.
Об эффективности принятых мер скажет появление пульса (на сонной артерии на шее или на лучевой артерии на запястье), восстановление дыхания, улучшение цвета лица (из землисто-серого оно станет розоватым). Наиболее точным показателем эффективности помощи служит сужение зрачков: этот факт свидетельствует о том, что в мозг стал поступать кислород.
При первых признаках оживления непрямой массаж сердца и искусственное дыхание необходимо продолжать непрерывно в течение 5–10 минут.
Длительное отсутствие пульса при появлении дыхания и других признаков оживления организма указывает на наличие фибрилляции сердца. В таком случае оказать эффективную помощь может только врач с помощью прибора дефибриллятора.
Доврачебную помощь оказывают, по возможности, на месте происшествия. Перенести пострадавшего в другое место необходимо в тех случаях, когда ему продолжает угрожать опасность поражения электрическим током или когда оказать доврачебную помощь на месте невозможно.
Нельзя класть пострадавшего на сырую или мерзлую землю, на каменный, бетонный или металлический пол. Ведь при нарушении дыхания и кровообращения человек быстро теряет тепло, утрачиваются процессы терморегуляции. Поэтому пострадавшего необходимо уложить на какую-либо подстилку, согреть, накрыв его имеющейся под рукой одеждой. Существует вредный предрассудок, что нужно закапывать пострадавшего в землю для отведения электрического заряда. Ни в коем случае нельзя допускать таких действий.
Производить искусственное дыхание следует непрерывно до достижения положительного результата или появления бесспорных признаков действительной смерти (трупные пятна или трупное окоченение), что должен установить врач.
Непрямой массаж сердца так же, как и искусственное дыхание, должен уметь выполнять каждый. Этому можно научиться на специальных занятиях. Тот, кто будет выполнять роль пострадавшего, должен лечь на пол или на стол и максимально расслабить мышцы. Перед каждыми 5–6 ритмичными надавливаниями он делает глубокий вдох, а в момент надавливания не препятствует выходу воздуха из легких (воздух выходит по частям в момент каждого надавливания).
Наиболее эффективно и целесообразно в ситуации, когда пострадавший не дышит и его пульс не прощупывается, производить комплексное оживление: 2–3 глубоких вдоха – 15–20 секунд массаж сердца и т. д.
Когда пострадавший придет в себя, ему необходимо дать выпить большое количество жидкости, уложить, укрыть теплым одеялом и вплоть до приезда врача следить за его состоянием (дыханием, температурой, пульсом). Если имеется такая возможность, пострадавшего нужно срочно госпитализировать.
Правила техники безопасности при электротехнических работах
Чтобы никогда не превратиться из оказывающего первую помощь при поражении электрическим током в того, кому эта помощь требуется, необходимо, чтобы правила техники безопасности стали привычкой, и несоблюдение их вызывало бы ощущение дискомфорта.
Сделать это нетрудно, тем более, что и правила эти достаточно просты.
Первая заповедь электрика: у всех инструментов, которые используются для монтажа и ремонта электропроводки, электрических приборов и устройств (пассатижи, отвертки, бокорезы, пинцеты), должны быть изолированные ручки. Нарушения изоляционного слоя (трещины, обрывы) не допускаются.
Строго запрещается касаться незащищенными руками оголенных концов проводки, ремонтировать находящиеся под напряжением электроустановочные устройства и электроприборы. Обесточивание сети перед началом электроремонтных работ должно стать таким же естественным действием, как, например, мытье рук перед едой.
Если вдруг случилось возгорание электрических проводов, находящихся под напряжением (рис. 79), ни в коем случае нельзя заливать их водой или обрывать руками – такая неосмотрительная расторопность неминуемо приведет к поражению электрическим током.
Рис. 79. Правила обращения с горящими проводами, находящимися под напряжением: а – неправильные действия; б, в – правильные действия.
В такой ситуации необходимо немедленно обесточить линию (отключить штепсельное соединение или вывернуть пробки). Гасить огонь следует землей, песком и т. п., преграждая доступ воздуха к нему.
При работе с электроинструментами надо следить за тем, чтобы на их шнурах не была повреждена изоляционная оболочка; беречь их от перегибаний, перетираний и увлажнения. Если существует вероятность повреждения шнуров во время работы, их следует закрыть сухим дощатым настилом, поместить в полиэтиленовые трубы или проложить под крышкой электротехнических плинтусов или наличников.
Техника безопасности при эксплуатации электропроводки и электроприборов
Получить поражение электрическим током можно не только во время электротехнических работ, но и в результате неправильной эксплуатации электропроводки и электроприборов.
В самом общем виде правила техники безопасности на эксплуатационный период можно свести к следующим общим рекомендациям.
1. Если в квартире отключены все электроприборы, освещение выключено, предохранители исправны, но счетчик тем не менее продолжает накручивать киловатты, значит, в электросети нарушена изоляция и происходит утечка электроэнергии на землю. Пользоваться такой проводкой не рекомендуется, необходимо срочно вызвать мастера-электрика.
2. Нельзя включать в сеть одновременно большое количество приборов высокой мощности (следовательно, с большим расходом тока). Если при одновременном использовании нескольких приборов нагреваются розетки либо происходит частое срабатывание предохранителей, часть приборов следует отключить от сети.
3. Если во влажных помещениях (душевых, ванных комнатах, кухнях) необходимо установить штепсельные розетки, то к ним должно быть подведено три проводящих провода; размещать их следует на расстоянии не менее 60 см от источника влаги (раковина, мойка, душ, ванна), а контакты штепсельных соединений в этих помещениях должны быть защищены.
4. Нельзя включать в электрическую сеть новые электроприборы, тщательнейшим образом не ознакомившись с инструкцией по их использованию.
5. Если инструкция предписывает использование прибора только при оборудовании его заземлением, без этого пользоваться прибором воспрещается.
6. Запрещается пользоваться приборами, у которых нарушена изоляция шнуров; нельзя использовать также приборы, при включении которых в корпусе видно искрение (рис. 80).
Рис. 80. Такими приборами пользоваться запрещено.
7. Нельзя касаться предметов, имеющих заземление (газо– и водопроводные трубы, канализационные устройства), а также металлических предметов, если в руках находится включенный в сеть электроприбор.
8. Запрещено прикасаться влажными руками к включенным в электрическую сеть приборам, электроустановочным устройствам.
9. Вытирать мокрой тряпкой горящие или горячие электролампы запрещается (от резкого перепада температур колба лампы может лопнуть).
10. Не следует допускать попадания влаги в электроприборы; если же такое случилось, прибор перед включением в сеть следует тщательно просушить.
11. Нельзя оставлять без присмотра включенные в сеть электрические приборы, особенно это относится к нагревательным приборам – электроутюгу, электроплитке, обогревателю. Исключение составляют такие приборы, как, например, холодильник.
12. Не следует также устанавливать нагревательные приборы вблизи от легковоспламеняющихся материалов (расстояние между ними должно быть не менее 0,5 м).
13. Размыкать штепсельные соединения можно, удерживая в руках корпус вилки, но не шнур.
Поле-невидимка, как с ним бороться
Электрический ток – упорядоченный направленный поток электронов – явление невидимое, но тактильно ощутить его все же можно (хотя лучше этого никогда не делать). Но из школьного курса физики известно, что всякий проводник, проводящий электрический ток, окутан электромагнитным излучением, то есть создает вокруг себя электромагнитное поле.
Электромагнитное поле переменного тока, по сути, явление эфемерное: его нельзя видеть, к нему невозможно прикоснуться. Обнаружить его можно только с помощью высокочувствительных приборов. Характеризуется магнитное поле показателем магнитной индукции, измеряется в тесл (Тл). Бытовая электротехника способна генерировать магнитное поле, физическая величина которого не превышает миллионных долей тесла, поэтому, характеризуя магнитное поле, общепринято в качестве единицы измерения принимать микротесла (мкТл).
Электрический ток протекает только по проводникам, он заперт в них. Электромагнитное же поле заполняет собой все пространство, окружающее проводник, оно проникает сквозь любые преграды, в том числе и внутрь человеческого тела.
Ученые, занимающиеся изучением электрического тока и всего, что с ним связано, на основании обработки большого количества статистических данных сделали предположение: магнитное поле, точнее, его воздействие на человека небезопасно для последнего. Когда предположения переросли в уверенность, во многих странах были проведены масштабные эпидемиологические исследования, выводы по результатам которых не назовешь утешительными. Так, постоянное нахождение здоровых людей в зонах электромагнитного излучения с индукцией в 0,3–6 мкТл вызывает в их организме порой необратимые изменения: риск развития лейкемии возрастает в 3–4 раза, онкологических заболеваний – в 2 раза, и все это на фоне меланхолии, депрессии, раздражительности, ослабевании полового влечения, астении.
В ходе этих исследований был выведен гигиенический норматив низкочастотного магнитного поля с индукцией 0,2 мкТл, который принято считать безопасным уровнем. Соблюдение этого норматива во многих развитых странах (например, в Швеции, чьи ученые впервые забили тревогу по этому поводу) не только рекомендовано при строительстве и изготовлении бытовой техники, но и возведено в ранг закона (подобно другим санитарно-эпидемиологическим нормативам).
Безусловно, электромагнитное излучение для человеческого организма – опасный враг; а с врагом, как известно, бороться легче настолько, насколько больше о нем известно. Что же является источником электромагнитных излучений в наших жилищах? Ученые ответили и на этот вопрос: в наших домах и квартирах практически нет бытовых приборов, вокруг которых не образовывалось бы магнитное поле. Наиболее опасны в этом смысле микроволновая печь и электрическая плита. Далее по убывающей: телевизор, светильник с люминесцентной лампой, пылесос, полы с подогревом, миксер, стиральная машина, утюг, кофеварка.
Так что же, следует совсем отказаться от бытовой техники и вернуться в каменный век? Вовсе нет, просто нужно научиться правильно ею пользоваться и рационально размещать ее в квартире. Ведь на неблагоприятные изменения организма влияет не столько величина индукции магнитного поля сама по себе, сколько расстояние до прибора, образующего поле, и продолжительность его использования.
Немаловажным является также тот факт, как именно у вас устроена электропроводка и каким образом размещены проводники при устройстве пола с подогревом.
Итак, защитные мероприятия следует начинать с самого начала: еще на этапе устройства электропроводки. Производить монтаж проводников (проводов) по следующей схеме: от электросчетчика два провода (фазный и нулевой) проходят через всю квартиру и заканчиваются какой-либо электроустановочной деталью (выключателем и розеткой); таким образом, все жилое пространство оказывается заключенным в кольцо, чего делать как раз и не рекомендуется.
Для устройства внутренней домашней проводки лучше всего использовать двойной провод, в этом случае магнитные поля, образующиеся вокруг каждой из жил, будут гаситься друг другом. Трасса проводки не должна образовывать колец и петель. Но самая безопасная – трехпроводная схема проводки в заземленном кожухе.
Как выбрать безопасную конструкцию греющего пола? На рис. 81 изображены два варианта конструкции.
Рис. 81. Конструкция пола с электроподогревом: а – с одиночным проводником; б – с обратным проводником.
Первый из них представляет конструкцию пола с электроподогревом, устроенного по схеме с одиночным проводником; показатель индукции магнитного поля на расстоянии 40 см от пола в этом случае находится в пределах от 1 до 5 мкТл – цифры запредельные. Вторая конструкция пола с электроподогревом устроена по схеме с обратным проводником; здесь этот же показатель индукции может изменяться в диапазоне от 0,15 до 1 мкТл.
Несомненно, расходы на устройство греющего пола по второй схеме окажутся несколько больше (особенно при использовании дорогих медных проводников). Но увеличение сметной стоимости на 10–15 % ради сохранения собственного здоровья и здоровья своих близких не покажется неоправданной тратой.
Теперь – о бытовых электроприборах. Если при планировке интерьера устроить места своего наиболее частого пребывания вне зоны риска работающих приборов бытовой техники (например, установить любимое кресло или тахту на расстояние от экрана, превышающее зону риска телевизора), то можно в достаточной степени уберечься от воздействия магнитных полей, так как за границей зоны риска индукция магнитного поля не превышает 0,2 мкТл. При определении зоны риска в расчет принимается расстояние от источника электромагнитного излучения (табл. 8).
При этом следует учесть, что приборы, используемые для определения зоны риска, вышли с конвейеров крупнейших производителей бытовой техники, на предприятиях которых осуществляется контроль за уровнем индукции магнитных полей выпускаемых изделий. Поэтому если ваша техника произведена неизвестно где и кем, то к ней (а точнее, к ее размещению) следует относиться с большим пристрастием.
Еще одним фактором, который необходимо учесть при планировке интерьера, является то, что магнитные поля не гасятся и свободно проникают не только сквозь внутриквартирные перегородки, но и сквозь несущие стены. Следовательно, прежде чем подыскивать место для установки кровати, дивана и т. п., стоит заглянуть к соседям – может быть, у них как раз у той стены стоит холодильник.
Ну и конечно же, можно значительно уменьшить электромагнитный фон в жилище, если не включать несколько источников магнитного поля одновременно.
Через некоторое время, после того как исследования ученых о воздействии электромагнитных излучений на организм человека были преданы широкой огласке, в магазинах стали появляться так называемые приборы, ограничивающие уровень вредного влияния магнитных полей. Хочется предостеречь от подобной «защиты»: во-первых, таких приборов на сегодняшний день просто не существует; во-вторых, будучи сами по себе приборами электрическими, они также являются источниками магнитных полей.
Гораздо чаще причиной неблагоприятной электромагнитной обстановки в квартирах являются не внутренние источники магнитных полей, а те, которые находятся за ее пределами: кабельные сети, проходящие по внешней стене жилых помещений, силовые кабели лифтов, общеподъездные распределительные щиты электропитания. Вот их-то влияние и представляет для человека наибольшую опасность.
Ведь на самом деле никому и в голову не придет надолго и без надобности включать какую-либо бытовую технику (будь то пылесос, миксер, кофеварка), то есть время воздействия их на человека ограничено временем их использования. Магнитные же поля, образуемые внешними источниками, действуют практически постоянно. При этом сила тока, который по ним проходит, может достигать нескольких сотен ампер. Поэтому и фиксируют измерительные приборы в жилых помещениях, имеющих такое опасное соседство, индукцию магнитного поля более 3 мкТл.
Что здесь можно предпринять? Логично было бы предположить, что государственные органы санитарно-эпидемиологического контроля должны обязать ЖКХ исправить положение, например, переводом помещений, находящихся непосредственно рядом с силовыми кабелями или общими щитками, в разряд нежилых. Но в России гигиенического норматива уровня магнитной индукции в принципе не существует, а следовательно, нет и закона, регламентирующего исполнение этого норматива.
Единственное, что можно сделать – это по крайней мере не устраивать в помещениях, за одной из стен которых расположен мощный источник электромагнитного излучения, спален, кабинетов или гостиных; пусть там расположится коридор, кладовая, чулан.
Электромагнитное поле сверхвысоких напряжений также отрицательно воздействует на организм человека. Медицинское обследование персонала, длительно работающего вблизи ВЛ сверхвысокого напряжения, показало, что электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у человека повышенную утомляемость, понижение артериального давления, падение частоты пульса; в сердце возникают резкие боли, сопровождающиеся сердцебиением и аритмией.
Вредное воздействие электрического поля на организм человека, находящегося вблизи ВЛ, определяется двумя факторами: биологическим воздействием электромагнитных излучений и возникновением электрических разрядов между человеком и токоведущими частями; между человеком и металлическими конструкциями, имеющими разные потенциалы.
Ток до 50 мкА не оказывает заметного влияния на организм человека. При токе, превышающем 50 мкА, необходимо, выполняя работы вблизи ВЛ, пользоваться специальными экранирующими костюмами или стационарными переносными экранирующими устройствами.
Величина тока, протекающего через человека, прямо пропорциональна потенциалу электрического поля в месте расположения человека. В свою очередь, потенциал электрического поля зависит от напряжения электроустановки, от расстояния между человеком и токоведущей частью. Очевидно, чем выше напряжение электроустановки и чем ближе человек находится к токоведущей части, тем более высоким будет потенциал и большей силы ток будет проходить через человека. Потенциал под ВЛ определяют на высоте 1,7 м от земли (средний рост человека). Наибольшие значения токов приходятся на середину промежуточного пролета ВЛ на расстоянии 1–3 м от проекции крайнего фазного провода на землю. В зависимости от увеличения напряжения ВЛ увеличивается сила тока. При напряжении 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ и 750 кВ сила тока будет соответственно 10 мкА, 38 мкА, 113 мкА, 200 мкА.
При перемещении человека под крайней фазой от середины пролета к опоре ВЛ сила тока уменьшается до 3 мкА при напряжении ВЛ 110 кВ и до 60 мкА – при 750 кВ. Под средним фазным проводом и между фазными проводами ВЛ ток снижается на 25–50 %.
Потенциалы опасной величины находятся также и на машинах и различных механизмах, если они находятся вблизи ВЛ. Поэтому все машины и механизмы на резиновом ходу, используемые в зоне влияния электрического поля, должны быть снабжены металлической цепью, соединенной с шасси или кузовом. Перед въездом в зону влияния цепь следует опустить до земли.
Измерения токов под ВЛ на высоте 1,7 м от земли позволили сделать вывод, что при напряжении ВЛ выше 220 кВ ток, проходящий через человека, значительно превышает допустимый предел, поэтому нахождение человека под действующей ВЛ без соответствующей защиты нежелательно. Человек может длительно находиться около ВЛ без применения защитных средств, если расстояние от места производства работ до проекции крайнего провода на землю составит (не менее): при ВЛ 110 кВ – 5 м, ВЛ 220 кВ – 10 м, ВЛ 330 кВ – 20 м, ВЛ 500 кВ – 30 м, ВЛ 750 кВ – 40 м, ВЛ 1150 кВ – 55 м.
Величина тока, протекающего через человека, когда он находится в зоне влияния ВЛ, зависит не только от напряжения последней, но и от погодных условий. В сырую погоду ток, проходящий через человека, увеличивается (при сухой обуви). Обычно животные испытывают беспокойство и стараются покинуть зону влияния ВЛ.
Предельно допустимые уровни напряженности электрического поля не должны превышать следующих величин:
– на территории жилой зоны, огородов, садов – 5 кВ/м;
– внутри жилых зданий – 0,5 кВ/м.
При напряженности выше 1 кВ/м следует принимать меры, исключающие воздействие на человека ощутимых электрических разрядов и токов, стекающих на землю. К таким мерам относятся:
– организация санитарно-защитной зоны – территории вдоль трассы ВЛ, где напряженность не превышает 1 кВ/м. Для ВЛ различных напряжений расстояния от проекции на землю крайних фазных проводов до построек или человека должны быть следующими: при напряжении 330 кВ – 20 м, при 500 кв – 30 м, при 750 кВ – 40 м и при 1150 – не менее 55 м;
– удаление жилой постройки от ВЛ или применение экранирующих устройств.
Наличие жилых зданий и выполнение работ в пределах санитарно-защитной зоны недопустимы.
Косвенно человек сам, без применения измерительных приборов, может определить напряженность электрического поля, не превышающую 5 кВ/м. При таком напряжении большинство людей не ощущает воздействия электрических разрядов, прикасаясь тыльной стороной руки к траве или кустарнику.
При необходимости пересечь ВЛ сверхвысокого напряжения не следует надевать синтетическую одежду и обувь, поскольку может возникнуть искровой разряд между человеком и землей или травой и ткань будет прожжена. В таком случае лучше снять обувь и пройти под ВЛ босиком.
В санитарно-защитной зоне ВЛ напряжением 330 кВ и выше запрещается выполнять какие-либо ручные работы, ставить стога сена, скирды хлеба, штабеля торфа, дров и др.
Недопустимо пребывание в санитарно-защитной зоне ВЛ, даже кратковременное, детей и подростков до 18 лет.
В пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается разводить огонь. Нельзя приближаться к ВЛ во время грозы, держа при этом над головой косы, вилы.
Грозовая атака
Как известно, грома без молнии не бывает, а молния – самый что ни на есть обычный самостоятельный искровой электрический разряд, возникающий при повышении напряжения между электродами в газовой среде, имеющий очень большую мощность. Поэтому разговор об электричестве вообще без упоминания о грозе будет неполным.
Одиночные грозовые тучи могут нести заряды различных знаков, поэтому при сближении разноименно заряженных туч между ними возникает электрический разряд – молния. Некоторые тучи могут нести одновременно положительные и отрицательные заряды. Положительные заряды обычно концентрируются в нижней части тучи, где сосредотачиваются более крупные капли влаги. Такие тучи в результате электростатической индукции наводят потенциалы на поверхность земли и на наземные предметы. В результате туча и поверхность земли образуют как бы две обкладки гигантского конденсатора с диэлектриком – воздушными массами между ними. По мере того как напряженность электрического поля заряженной тучи достигает критической величины, по направлению к земле начинает расти слабо светящийся канал (движение электронов), получивший название лидера. После прохождения лидером части воздушного пространства наступает пауза, в течение которой увеличивается накопление электрических зарядов, и только после этого продвижение лидера к земле возобновляется, затем опять пауза и т. д. Как только лидер достигает поверхности земли или возвышающихся над землей предметов, возникает электрический разряд.
Причем разряд от человека не зависящий и человеком не управляемый, это не искусственный молниевый разряд, созданный в лабораторных условиях для изучения этого природного явления, да и там от молнии можно ждать любых неожиданностей.
Напряжение между облаками и землей может составлять 100 000 000 В, сила тока в момент грозового разряда достигает 500 000 А, время действия – 10-6 с – эти данные определены экспериментально.
Ничего сверхсекретного в молнии нет. Однако знания, полученные в процессе исследований этого явления, ничуть не уменьшили опасность грозового разряда для человеческой жизни, зато помогли научить человека защищаться от него.
Первое устройство, защищающее строения от удара молнии, – громоотвод был сконструирован еще в середине XVIII века профессором Петербургского университета Георгом Рихманом. При испытании этого устройства сам конструктор погиб, однако принципы, заложенные им в конструкцию громоотвода, не только не забыты, но и служат людям многие годы, ежегодно спасая от гибели не одну тысячу людей. Все гениальное просто: ученый заземлил молнию, показав ей наиболее короткий и самый легкий путь в землю – по металлическому стержню.
Подавляющее большинство молний (около 95 %) имеют отрицательную полярность. Во время грозы у поверхности земли возникает сильное электрическое поле, напряженность которого особенно велика на концах остроконечных объектов. Во время грозы на таких шпилях возникает видимое свечение.
Разряды молнии положительной полярности отмечаются редко. Они характеризуются очень большой силой тока – до 200 000 А. Длина пути линейной молнии может достигать нескольких километров.
Кроме линейной, в природе возникает шаровая молния, представляющая собой огненный шар диаметром 10–30 см, медленно перемещающийся в воздухе (со скоростью около 2 м/с) по направлению ветра. Движение молнии сопровождается свистящим или шипящим звуком. Шаровая молния может существовать от нескольких секунд до 4 минут. Обычно исчезает шаровая молния бесшумно, но иногда может произойти и взрыв. Шаровая молния проникает в помещение через открытые окна, форточки, двери, дымоходы печей и даже через щели. При соприкосновении с человеком она вызывает сильные ожоги, часто ведущие к смерти. При взрыве шаровой молнии выделяется большое количество тепла, что часто приводит к пожарам.
Молниеотводы, применяемые для защиты зданий и сооружений от прямых ударов линейной молнии, против шаровой молнии неэффективны. Для предотвращения проникновения шаровой молнии в помещения во время грозы следует хорошо закрывать окна, двери, дымоходы, а вентиляционные отверстия должны быть снабжены металлической сеткой с ячейками 3–4 см2. Такую сетку делают из медной или стальной круглой проволоки диаметром 2–2,5 мм и надежно заземляют.
Молния чаще всего ударяет в места выхода на поверхность грунтовых вод, стыка пород земли разной удельной электрической проводимости, выхлопа газов и выхода дыма из труб (из-за повышенной ионизации воздуха), а также в наиболее возвышающиеся над землей части зданий и сооружений. Ударяет молния и в места с большим удельным электрическим сопротивлением, например, в землю, где проложены металлические трубопроводы или кабели, где имеются включения грунта, хорошо проводящего электрический ток (например, глины).
Молниезащита от прямых ударов молнии – комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молнии.
Устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее ток молнии к земле, получило название молниеотвода. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом металлическое устройство. Он состоит из молниеприемника, несущей конструкции, токоотвода и заземлителей.
Молниезащита строений
Зона защиты молниеотвода – это часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.
Наименьшей и постоянной по величине степенью надежности обладает поверхность, образующая границу зоны защиты. При продвижении внутрь зоны защиты надежность защиты увеличивается. Различают два типа зоны защиты. Зона защиты типа А имеет степень надежности 99,5 % и выше, то есть вероятность поражения для этой зоны составляет 0,5 % и менее. Зона защиты типа Б имеет степень надежности 95 % и выше. Здесь вероятность поражения может составлять 5 % и менее.
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 м включительно имеет вид кругового конуса (рис. 82).
Рис. 82. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 – граница зоны защиты молниеотвода; 2 – молниеотвод; 3 – зона защиты на уровне высоты hx защищаемого объекта; 4 – граница зоны защиты на уровне земли.
Вершина конуса, в зависимости от типа зоны защиты, определяется высотой h0. На уровне земли зона защиты образуется кругом радиусом R0. В горизонтальном сечении зона защиты на высоте защищаемого объекта hx определяется радиусом защиты Rx, проведенным от молниеотвода до границы зоны защиты параллельно поверхности земли.
В зоне защиты типа А параметры h0, R0, Rx определяются следующим образом:
В зоне защиты Б:
При известных значениях hx и Rx необходимая высота молниеотвода h для зоны защиты типа Б определяется по формуле
При среднегрозовой деятельности более 20 часов в год (в средней полосе России она колеблется от 20 до 80 часов) необходимо устраивать молниезащиту (громоотвод). Сделать это несложно после ознакомления с системой расчетов.
Система молниезащиты состоит из трех элементов – приемника молний, проводника тока и заземлителя (рис. 83).
Рис. 83. Простейший громоотвод: а – общий вид; б – варианты устройства заземлителей «птичья лапа» и «треугольник»: 1 – молниеприемник; 2 – токоотвод; 3 – заземлитель.
Молниеприемник воспринимает прямой удар молнии и должен выдерживать большие тепловые и динамические нагрузки, чтобы устоять и не расплавиться. Для его изготовления используют полосовую и круглую сталь с наименьшим сечением 60 мм2 при длине не менее 20 см. Место размещения молниеприемника – самая высокая точка крыши, положение – строго вертикальное.
На рис. 84 показано, как конкретно устроить молниезащиту небольшого дома. Токоотвод изготавливают из оцинкованной круглой стальной проволоки диаметром не менее 5–6 мм.
К молниеприемнику его присоединяют сваркой, пайкой или болтовыми соединениями, при этом площадь контакта должна быть в 2 раза больше площади сечения стыкуемых деталей. Токоотвод прокладывают кратчайшим путем в местах наиболее вероятного удара молнии (по конькам крыш, по выступам и краям фронтонов), его крепление осуществляют хомутами, скобами, гвоздями. Если крыша строения изготовлена из легковозгораемого материала, то трасса токоотвода должна отстоять от нее минимум на 15–20 см.
Рис. 84. Молниезащита небольших домов стержневыми и тросовым молниеотводами: а – установленными на крыше; б – крепление молниеприемника к дымовой трубе; 1 – молниеприемник тросовый; 2 – молниеприемники стержневые (вилка); 3 – планка деревянная; 4 – заземлители; 5 – токоотвод; 6 – скобы; 7 – проволока вязальная (оцинкованная) диаметром 3–5 мм.
Назначение заземлителя – отвод тока в грунт, поэтому электрическое сопротивление материала, из которого он изготовлен, должно иметь минимальное значение. Располагать заземлитель следует таким образом, чтобы расстояние от него до крыльца и пешеходных дорожек было не менее 5 м. Чтобы воспрепятствовать проходу людей и животных в месте расположения заземлителя (для их защиты от шагового напряжения, которое возникает в момент отвода молнии в землю), его обносят оградой радиусом не менее 4 м.
Глубина залегания и положение заземлителя в грунте зависят от типа почвы и уровня залегания подпочвенных вод в конкретной местности.
При сухом грунте и низком уровне подпочвенных вод заземлитель устраивают в виде двух стержней длиной 2–3 м, вбитых вертикально в землю и на глубине 0,5 м соединенных методом сварки перемычкой сечением 100 мм2; к середине перемычки приваривают токоотвод.
Влажный или торфяной грунт и уровень подпочвенных вод менее 1,5 м предполагает заземлитель из горизонтально расположенных в грунте металлических уголков, старых рессор и т. п. Глубина их заложения – не менее 0,8 м (чем больше длина токоотвода в земле, тем надежней будет молниезащита).
Установка молниезащиты на многоквартирных домах вменена в обязанности организациям, производящим строительство (а они перекладывает эту задачу на плечи подрядных организаций). В настоящее время громоотводы на каждом строящемся доме не устанавливают, если хоть один стоит на крыше высотного дома, защищая от удара молнии большую площадь. Поэтому застройщики вначале сверяют параметры строящегося здания со схемой защитной зоны уже установленных громоотводов, в том случае, если новостройка в эту зону не попадает, устанавливают громоотвод.
О молниезащите частного дома придется позаботиться хозяину.
По существующим в России нормам на жилые дома высотой до 30 метров не распространяются требования обязательной установки молниезащитных устройств. Ну а если закон этого не требует, то к чему лишние расходы? И вот с первыми весенними грозами начинают полыхать городские дома и загородные коттеджи, хозяева которых не позаботились об их безопасности.
Конечно же, от грозового разряда загораются не все дома, не оборудованные молниезащитой, и даже не каждый второй. Например, если дом находится в низине, или рядом имеются более высокие здания, или сосед устроил такую мощную молниезащиту, которая распространила зону своего действия на строения, находящиеся на соседних участках, то можно не беспокоиться.
Если же ни одно из этих условий не соблюдено, то следует все-таки устроить защиту от грозового разряда. Особенно если крыша дома покрыта металлической кровлей или металлочерепицей. Дело в том, что укладывается этот кровельный материал либо на рубероид или толь, либо прямо на деревянную обрешетку; оба этих материала основания кровли относятся к диэлектрикам; следовательно, кровля оказывается полностью изолированной от земли. В металле кровли может накапливаться (а во время грозы обязательно) наведенное атмосферное электричество. Когда электрический потенциал достигает определенного уровня, ему необходимо разрядиться. Человеческое тело представляет собой великолепное разрядное устройство. Разряд же может достигать десятков тысяч вольт; если при этом и сила тока значительная, то прикосновение человека к наэлектризованной крыше может закончиться смертельным исходом или (в лучшем случае) потерей сознания.
К тому же разряд происходит в виде искры, которая способна поджечь как рубероид, так и дерево.
Настоящий хозяин дома (рачительный, надежный, заботливый) обязательно позаботится о своем доме, о себе и своих близких, защитив свой дом от возможных неприятностей в виде пожара или поражения электрическим током во время грозы.
В качестве молниеотводов для защиты отдельных зданий от прямых ударов молнии могут быть использованы деревья. Это возможно, если дерево выше дома вместе с антенной в 2–2,5 раза. Дерево должно отстоять от дома не менее чем на 3–10 м (рис. 85).
Рис. 85. Молниезащита небольших домов с использованием дерева в качестве несущей конструкции: 1 – молниеприемник; 2 – токоотвод; 3 – заземлитель; 4 – граница зоны защиты молниеотвода; Rx – радиус защиты на высоте hx.
На его верхушке закрепляют один конец цельного куска проволоки диаметром не менее 5 мм, а второй конец спускают на землю, закапывают в грунт и приваривают к заземлителю.
Если дом расположен на участке, где поблизости нет высоких деревьев, то можно либо установить два громоотвода по концам конька крыши, либо для устройства молниезащиты установить мачту, на которой закреплен молниеприемник.
Значительно проще устроить молниезащиту строений с металлической кровлей. В этом случае роль молниеприемника будет играть сама крыша, которую следует заземлить по периметру через каждые 20–25 метров. Если у дома имеются металлические желоба и стоки для дождевой воды, то их можно использовать в качестве токоотвода; а вот заземлитель придется все-таки соорудить. Стоит только запомнить, что сопротивление заземлителя не должно превышать 10 Ом.
Как и любая другая установка, связанная с электричеством, молниезащита требует периодической проверки надежности соединений. Если, например, в электропроводке или электроприборах о неисправности соединений подскажет отказ в работе, то указать на неполадки в соединениях громоотвода сможет только пожар, возникший по причине грозового разряда. Дожидаться этого, конечно же, не стоит и следует самостоятельно производить регулярную проверку громоотвода.
Меры защиты от грозовых разрядов
Во время грозы каждый должен соблюдать меры предосторожности. Если гроза застала в поле, то нельзя бежать, а нужно присесть или лечь на землю или в небольшое углубление на склоне холма.
При нахождении во время грозы в лесу не следует укрываться под высокими деревьями, нужно встать посередине между двумя деревьями, расположенными друг от друга на расстоянии 15–20 м. В руках не должны находиться металлические предметы (лопаты, ломы, пилы и т. п.).
При движении в автомашине в поле во время грозы следует остановиться, выйти из транспортного средства и отойти от него на расстояние 25–50 м.
Во время грозы, а также при ее приближении нужно закрыть в помещении все окна, двери, форточки, дымоходы и находиться от проводов внутренней сети, лампочек, выключателей, штепсельных розеток на расстоянии не ближе чем 0,5 м.
Вилки электроприемников должны быть вынуты из штепсельных розеток.
Защита от заноса высоких потенциалов в здания и сооружения по ВЛ напряжением до 1000 В осуществляется следующим образом. Для защиты людей, находящихся в помещениях, от грозовых разрядов в местностях с одноэтажными застройками вблизи ВЛ, не экранированных высокими зданиями, промышленными трубами, высокими деревьями и т. п., необходимо создавать грозозащитные заземляющие устройства. К ним должны быть присоединены штыри и крючья изоляторов опоры ВЛ, на которых выполняется заземление, а также нулевой провод сети.
В зависимости от интенсивности грозовой деятельности принимаются следующие расстояния между смежными грозозащитными заземлениями: 200 м – для районов со средней грозовой деятельностью (от 10 до 40 часов в год), 100 м – для районов с повышенной грозовой деятельностью (более 40 часов в год).
Сопротивление грозозащитного заземления растеканию тока промышленной частоты не должно превышать 30 Ом.
Как известно, грома без молнии не бывает, а молния – самый что ни на есть обычный самостоятельный искровой электрический разряд, возникающий при повышении напряжения между электродами в газовой среде, имеющий очень большую мощность. Поэтому разговор об электричестве вообще без упоминания о грозе будет неполным.
Одиночные грозовые тучи могут нести заряды различных знаков, поэтому при сближении разноименно заряженных туч между ними возникает электрический разряд – молния. Некоторые тучи могут нести одновременно положительные и отрицательные заряды. Положительные заряды обычно концентрируются в нижней части тучи, где сосредотачиваются более крупные капли влаги. Такие тучи в результате электростатической индукции наводят потенциалы на поверхность земли и на наземные предметы. В результате туча и поверхность земли образуют как бы две обкладки гигантского конденсатора с диэлектриком – воздушными массами между ними. По мере того как напряженность электрического поля заряженной тучи достигает критической величины, по направлению к земле начинает расти слабо светящийся канал (движение электронов), получивший название лидера. После прохождения лидером части воздушного пространства наступает пауза, в течение которой увеличивается накопление электрических зарядов, и только после этого продвижение лидера к земле возобновляется, затем опять пауза и т. д. Как только лидер достигает поверхности земли или возвышающихся над землей предметов, возникает электрический разряд.
Причем разряд от человека не зависящий и человеком не управляемый, это не искусственный молниевый разряд, созданный в лабораторных условиях для изучения этого природного явления, да и там от молнии можно ждать любых неожиданностей.
Напряжение между облаками и землей может составлять 100 000 000 В, сила тока в момент грозового разряда достигает 500 000 А, время действия – 10-6 с – эти данные определены экспериментально.
Ничего сверхсекретного в молнии нет. Однако знания, полученные в процессе исследований этого явления, ничуть не уменьшили опасность грозового разряда для человеческой жизни, зато помогли научить человека защищаться от него.
Первое устройство, защищающее строения от удара молнии, – громоотвод был сконструирован еще в середине XVIII века профессором Петербургского университета Георгом Рихманом. При испытании этого устройства сам конструктор погиб, однако принципы, заложенные им в конструкцию громоотвода, не только не забыты, но и служат людям многие годы, ежегодно спасая от гибели не одну тысячу людей. Все гениальное просто: ученый заземлил молнию, показав ей наиболее короткий и самый легкий путь в землю – по металлическому стержню.
Подавляющее большинство молний (около 95 %) имеют отрицательную полярность. Во время грозы у поверхности земли возникает сильное электрическое поле, напряженность которого особенно велика на концах остроконечных объектов. Во время грозы на таких шпилях возникает видимое свечение.
Разряды молнии положительной полярности отмечаются редко. Они характеризуются очень большой силой тока – до 200 000 А. Длина пути линейной молнии может достигать нескольких километров.
Кроме линейной, в природе возникает шаровая молния, представляющая собой огненный шар диаметром 10–30 см, медленно перемещающийся в воздухе (со скоростью около 2 м/с) по направлению ветра. Движение молнии сопровождается свистящим или шипящим звуком. Шаровая молния может существовать от нескольких секунд до 4 минут. Обычно исчезает шаровая молния бесшумно, но иногда может произойти и взрыв. Шаровая молния проникает в помещение через открытые окна, форточки, двери, дымоходы печей и даже через щели. При соприкосновении с человеком она вызывает сильные ожоги, часто ведущие к смерти. При взрыве шаровой молнии выделяется большое количество тепла, что часто приводит к пожарам.
Молниеотводы, применяемые для защиты зданий и сооружений от прямых ударов линейной молнии, против шаровой молнии неэффективны. Для предотвращения проникновения шаровой молнии в помещения во время грозы следует хорошо закрывать окна, двери, дымоходы, а вентиляционные отверстия должны быть снабжены металлической сеткой с ячейками 3–4 см2. Такую сетку делают из медной или стальной круглой проволоки диаметром 2–2,5 мм и надежно заземляют.
Молния чаще всего ударяет в места выхода на поверхность грунтовых вод, стыка пород земли разной удельной электрической проводимости, выхлопа газов и выхода дыма из труб (из-за повышенной ионизации воздуха), а также в наиболее возвышающиеся над землей части зданий и сооружений. Ударяет молния и в места с большим удельным электрическим сопротивлением, например, в землю, где проложены металлические трубопроводы или кабели, где имеются включения грунта, хорошо проводящего электрический ток (например, глины).
Молниезащита от прямых ударов молнии – комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранности зданий и сооружений от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молнии.
Устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее ток молнии к земле, получило название молниеотвода. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом металлическое устройство. Он состоит из молниеприемника, несущей конструкции, токоотвода и заземлителей.
Молниезащита строений
Зона защиты молниеотвода – это часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.
Наименьшей и постоянной по величине степенью надежности обладает поверхность, образующая границу зоны защиты. При продвижении внутрь зоны защиты надежность защиты увеличивается. Различают два типа зоны защиты. Зона защиты типа А имеет степень надежности 99,5 % и выше, то есть вероятность поражения для этой зоны составляет 0,5 % и менее. Зона защиты типа Б имеет степень надежности 95 % и выше. Здесь вероятность поражения может составлять 5 % и менее.
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 150 м включительно имеет вид кругового конуса (рис. 82).
Рис. 82. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 – граница зоны защиты молниеотвода; 2 – молниеотвод; 3 – зона защиты на уровне высоты hx защищаемого объекта; 4 – граница зоны защиты на уровне земли.
Вершина конуса, в зависимости от типа зоны защиты, определяется высотой h0. На уровне земли зона защиты образуется кругом радиусом R0. В горизонтальном сечении зона защиты на высоте защищаемого объекта hx определяется радиусом защиты Rx, проведенным от молниеотвода до границы зоны защиты параллельно поверхности земли.
В зоне защиты типа А параметры h0, R0, Rx определяются следующим образом:
В зоне защиты Б:
При известных значениях hx и Rx необходимая высота молниеотвода h для зоны защиты типа Б определяется по формуле
При среднегрозовой деятельности более 20 часов в год (в средней полосе России она колеблется от 20 до 80 часов) необходимо устраивать молниезащиту (громоотвод). Сделать это несложно после ознакомления с системой расчетов.
Система молниезащиты состоит из трех элементов – приемника молний, проводника тока и заземлителя (рис. 83).
Рис. 83. Простейший громоотвод: а – общий вид; б – варианты устройства заземлителей «птичья лапа» и «треугольник»: 1 – молниеприемник; 2 – токоотвод; 3 – заземлитель.
Молниеприемник воспринимает прямой удар молнии и должен выдерживать большие тепловые и динамические нагрузки, чтобы устоять и не расплавиться. Для его изготовления используют полосовую и круглую сталь с наименьшим сечением 60 мм2 при длине не менее 20 см. Место размещения молниеприемника – самая высокая точка крыши, положение – строго вертикальное.
На рис. 84 показано, как конкретно устроить молниезащиту небольшого дома. Токоотвод изготавливают из оцинкованной круглой стальной проволоки диаметром не менее 5–6 мм.
К молниеприемнику его присоединяют сваркой, пайкой или болтовыми соединениями, при этом площадь контакта должна быть в 2 раза больше площади сечения стыкуемых деталей. Токоотвод прокладывают кратчайшим путем в местах наиболее вероятного удара молнии (по конькам крыш, по выступам и краям фронтонов), его крепление осуществляют хомутами, скобами, гвоздями. Если крыша строения изготовлена из легковозгораемого материала, то трасса токоотвода должна отстоять от нее минимум на 15–20 см.
Рис. 84. Молниезащита небольших домов стержневыми и тросовым молниеотводами: а – установленными на крыше; б – крепление молниеприемника к дымовой трубе; 1 – молниеприемник тросовый; 2 – молниеприемники стержневые (вилка); 3 – планка деревянная; 4 – заземлители; 5 – токоотвод; 6 – скобы; 7 – проволока вязальная (оцинкованная) диаметром 3–5 мм.
Назначение заземлителя – отвод тока в грунт, поэтому электрическое сопротивление материала, из которого он изготовлен, должно иметь минимальное значение. Располагать заземлитель следует таким образом, чтобы расстояние от него до крыльца и пешеходных дорожек было не менее 5 м. Чтобы воспрепятствовать проходу людей и животных в месте расположения заземлителя (для их защиты от шагового напряжения, которое возникает в момент отвода молнии в землю), его обносят оградой радиусом не менее 4 м.
Глубина залегания и положение заземлителя в грунте зависят от типа почвы и уровня залегания подпочвенных вод в конкретной местности.
При сухом грунте и низком уровне подпочвенных вод заземлитель устраивают в виде двух стержней длиной 2–3 м, вбитых вертикально в землю и на глубине 0,5 м соединенных методом сварки перемычкой сечением 100 мм2; к середине перемычки приваривают токоотвод.
Влажный или торфяной грунт и уровень подпочвенных вод менее 1,5 м предполагает заземлитель из горизонтально расположенных в грунте металлических уголков, старых рессор и т. п. Глубина их заложения – не менее 0,8 м (чем больше длина токоотвода в земле, тем надежней будет молниезащита).
Установка молниезащиты на многоквартирных домах вменена в обязанности организациям, производящим строительство (а они перекладывает эту задачу на плечи подрядных организаций). В настоящее время громоотводы на каждом строящемся доме не устанавливают, если хоть один стоит на крыше высотного дома, защищая от удара молнии большую площадь. Поэтому застройщики вначале сверяют параметры строящегося здания со схемой защитной зоны уже установленных громоотводов, в том случае, если новостройка в эту зону не попадает, устанавливают громоотвод.
О молниезащите частного дома придется позаботиться хозяину.
По существующим в России нормам на жилые дома высотой до 30 метров не распространяются требования обязательной установки молниезащитных устройств. Ну а если закон этого не требует, то к чему лишние расходы? И вот с первыми весенними грозами начинают полыхать городские дома и загородные коттеджи, хозяева которых не позаботились об их безопасности.
Конечно же, от грозового разряда загораются не все дома, не оборудованные молниезащитой, и даже не каждый второй. Например, если дом находится в низине, или рядом имеются более высокие здания, или сосед устроил такую мощную молниезащиту, которая распространила зону своего действия на строения, находящиеся на соседних участках, то можно не беспокоиться.
Если же ни одно из этих условий не соблюдено, то следует все-таки устроить защиту от грозового разряда. Особенно если крыша дома покрыта металлической кровлей или металлочерепицей. Дело в том, что укладывается этот кровельный материал либо на рубероид или толь, либо прямо на деревянную обрешетку; оба этих материала основания кровли относятся к диэлектрикам; следовательно, кровля оказывается полностью изолированной от земли. В металле кровли может накапливаться (а во время грозы обязательно) наведенное атмосферное электричество. Когда электрический потенциал достигает определенного уровня, ему необходимо разрядиться. Человеческое тело представляет собой великолепное разрядное устройство. Разряд же может достигать десятков тысяч вольт; если при этом и сила тока значительная, то прикосновение человека к наэлектризованной крыше может закончиться смертельным исходом или (в лучшем случае) потерей сознания.
К тому же разряд происходит в виде искры, которая способна поджечь как рубероид, так и дерево.
Настоящий хозяин дома (рачительный, надежный, заботливый) обязательно позаботится о своем доме, о себе и своих близких, защитив свой дом от возможных неприятностей в виде пожара или поражения электрическим током во время грозы.
В качестве молниеотводов для защиты отдельных зданий от прямых ударов молнии могут быть использованы деревья. Это возможно, если дерево выше дома вместе с антенной в 2–2,5 раза. Дерево должно отстоять от дома не менее чем на 3–10 м (рис. 85).
Рис. 85. Молниезащита небольших домов с использованием дерева в качестве несущей конструкции: 1 – молниеприемник; 2 – токоотвод; 3 – заземлитель; 4 – граница зоны защиты молниеотвода; Rx – радиус защиты на высоте hx.
На его верхушке закрепляют один конец цельного куска проволоки диаметром не менее 5 мм, а второй конец спускают на землю, закапывают в грунт и приваривают к заземлителю.
Если дом расположен на участке, где поблизости нет высоких деревьев, то можно либо установить два громоотвода по концам конька крыши, либо для устройства молниезащиты установить мачту, на которой закреплен молниеприемник.
Значительно проще устроить молниезащиту строений с металлической кровлей. В этом случае роль молниеприемника будет играть сама крыша, которую следует заземлить по периметру через каждые 20–25 метров. Если у дома имеются металлические желоба и стоки для дождевой воды, то их можно использовать в качестве токоотвода; а вот заземлитель придется все-таки соорудить. Стоит только запомнить, что сопротивление заземлителя не должно превышать 10 Ом.
Как и любая другая установка, связанная с электричеством, молниезащита требует периодической проверки надежности соединений. Если, например, в электропроводке или электроприборах о неисправности соединений подскажет отказ в работе, то указать на неполадки в соединениях громоотвода сможет только пожар, возникший по причине грозового разряда. Дожидаться этого, конечно же, не стоит и следует самостоятельно производить регулярную проверку громоотвода.
Меры защиты от грозовых разрядов
Во время грозы каждый должен соблюдать меры предосторожности. Если гроза застала в поле, то нельзя бежать, а нужно присесть или лечь на землю или в небольшое углубление на склоне холма.
При нахождении во время грозы в лесу не следует укрываться под высокими деревьями, нужно встать посередине между двумя деревьями, расположенными друг от друга на расстоянии 15–20 м. В руках не должны находиться металлические предметы (лопаты, ломы, пилы и т. п.).
При движении в автомашине в поле во время грозы следует остановиться, выйти из транспортного средства и отойти от него на расстояние 25–50 м.
Во время грозы, а также при ее приближении нужно закрыть в помещении все окна, двери, форточки, дымоходы и находиться от проводов внутренней сети, лампочек, выключателей, штепсельных розеток на расстоянии не ближе чем 0,5 м.
Вилки электроприемников должны быть вынуты из штепсельных розеток.
Защита от заноса высоких потенциалов в здания и сооружения по ВЛ напряжением до 1000 В осуществляется следующим образом. Для защиты людей, находящихся в помещениях, от грозовых разрядов в местностях с одноэтажными застройками вблизи ВЛ, не экранированных высокими зданиями, промышленными трубами, высокими деревьями и т. п., необходимо создавать грозозащитные заземляющие устройства. К ним должны быть присоединены штыри и крючья изоляторов опоры ВЛ, на которых выполняется заземление, а также нулевой провод сети.
В зависимости от интенсивности грозовой деятельности принимаются следующие расстояния между смежными грозозащитными заземлениями: 200 м – для районов со средней грозовой деятельностью (от 10 до 40 часов в год), 100 м – для районов с повышенной грозовой деятельностью (более 40 часов в год).
Сопротивление грозозащитного заземления растеканию тока промышленной частоты не должно превышать 30 Ом.
ТЕЛЕГРАМКанал с обзорами, анонсами новинок и книжными подборками
Книжный Вестник
Бот для удобного поиска книг (если не нашлось на сайте)
Поиск книг
Свежие любовные романы в удобных форматах
Любовные романы
О психологии, саморазвитии и личностном росте
Саморазвитие
Детективы и триллеры, все новинки
Детективы
Фантастика и фэнтези, все новинки
Фантастика
Отборные классические книги
Классика
ВКОНТАКТЕБиблиотека с любовными романами, которая наверняка придётся по вкусу женской части аудитории
Любовные романы
Библиотека с фантастикой и фэнтези, а также смежных жанров
Фантастика
Самые популярные книги в формате фб2
Топ фб2
книги