بررسی مشکلات ایمنی برق و تأثیرات آن بر بدن انسان

چکیده

این مقاله به تفصیل به بررسی علل و خطرات برق، انواع تأثیرات آن بر بدن انسان و همچنین روش‌های محافظت در برابر این خطرات می‌پردازد. در این راستا، الگوهای اتصال افراد به مدارهای جریان یک‌فاز و دو‌فاز و عواقب ممکن این اتصالات مورد بحث قرار می‌گیرد. همچنین به بررسی عواقب بار باقیمانده، بار القایی و بار الکتریکی ساکن در مدار و تأثیرات آن‌ها بر بدن انسان پرداخته می‌شود. در ادامه، عوامل مؤثر بر تنش‌های گام و اثرات آن‌ها بر انسان تحلیل خواهد شد. همچنین تشکیل اختلاف پتانسیل در فضاهای هوایی، نفوذ ناشی از کاهش استحکام الکتریکی هوا و تأثیرهای خطرناک ناشی از تخلیه قوس بر روی بدن نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد.

مقدمه

اصطلاح «ایمنی برق» به مجموعه‌ای از تدابیر فنی و سازمانی اطلاق می‌شود که هدف آن حفاظت از افراد در برابر اثرات مضر و خطرناک جریان برق، قوس الکتریکی، میدان الکترومغناطیسی و الکترواستاتیک است. طراحی و توسعه چنین سیستم‌هایی و اجزای آن‌ها، بخش حیاتی از فعالیت‌هایی است که در خلال طراحی پروژه‌ها در صنایع مختلف اقتصادی انجام می‌شود. علاوه بر این، ایمنی برق به بخش‌های مختلفی مانند تولید، کشاورزی، صنعت معدن، دستگاه‌های موبایل و ساختمان‌ها و سازه‌ها تقسیم می‌شود، اما همه این بخش‌ها بر اساس الزامات مشترک ایمنی برق بنا شده‌اند. این الزامات از سوی مقررات مختلف تعیین می‌شوند. هرچند که مستندات در مرحله طراحی پروژه با نهادهای نظارتی هماهنگ می‌شود و نیاز به رعایت دقیق دستورالعمل‌ها وجود دارد، بسیاری از موارد بسته به افرادی که کار را ساماندهی و اجرا می‌کنند، ممکن است دچار نقص‌ شوند و در نتیجه، برخی الزامات ایمنی نادیده گرفته شوند.

پوسترهای هشداردهنده تأثیر چندانی بر انسان‌های مدرن، که با فناوری احاطه شده‌اند، ندارند. بنابراین، تنها راه مؤثر برای پیشگیری از آسیب‌های برقی، داشتن نگرش آگاهانه نسبت به مسائل ایمنی برق است که این نگرش بر پایه درک صحیح فرآیندهای فیزیکی توسط کارمندان شکل می‌گیرد. با این حال، در مقررات تنها الزامات غیر قابل توجیه وجود دارد و منابع ادبی دیگر یا به صورت عمومی منتشر شده‌اند یا به صورت بیانیه و تصویری که تصویر روشنی از خطرات تخلفات خاص از مقررات ارائه نمی‌دهند.

ما پیشنهاد می‌کنیم که آموزش مسائل ایمنی برق در شرکت‌ها و سازمان‌ها به ترتیب زیر و بر اساس تجربیات فعلی انجام گیرد:

• تأثیرات جریان برق بر بدن انسان؛
• الگوهای اتصال ممکن فرد به یک مدار الکتریکی؛
• ویژگی‌های اندازه‌گیری مقاومت عایق دستگاه‌های الکتریکی؛
• ویژگی‌های انتخاب تجهیزات فنی برای محافظت در برابر جریان برق در زمان تماس فرد با قطعات زنده تجهیزات الکتریکی.

انواع تأثیرات جریان برق بر بدن انسان

در میان افرادی که به دلیل آسیب در محل کار دچار ناتوانی موقت می‌شوند، تعداد افرادی که دچار آسیب‌های برقی می‌شوند تنها ۲% است. با این حال، در میان آسیب‌های مرگبار، آسیب‌های برقی بیش از ۱۲% را به خود اختصاص داده‌اند که به وضوح نشان‌دهنده آن است که تقریباً یک‌هفتم از آسیب‌های مرگبار ناشی از جریان برق است. دلایل اصلی وقوع گسترده این آسیب‌های مرگبار بدین شرح است:

• جریان برق و عدم هماهنگی فیزیولوژیکی با فرآیندهای بیولوژیکی بدن؛
• عدم وجود علائم هشدار دهنده (مانند دود، نور یا دیگر علائم) در اجزای حامل جریان یا سازه‌های فلزی که در اثر حادثه تحت ولتاژ قرار گرفته‌اند؛
• بسیاری از کارگران متوجه نیستند که تماس با قطعات زنده خطرناک است.

جریان برق تأثیرات فیزیولوژیکی پیچیده‌ای بر روی انسان می‌گذارد که می‌توان آن‌ها را به چهار دسته عمده تقسیم کرد:

تأثیر بیولوژیکی

حیات انسان به عملکرد طبیعی سیستم عصبی مرکزی و سیستم قلبی‌عروقی وابسته است. شواهد نشان می‌دهد که فرآیندهای الکتریکی زیربنای کار این دو سیستم هستند. بنابراین، جریان خارجی قادر است اختلالاتی جدی در عملکرد این سیستم‌ها ایجاد کند و این تأثیرات با فرآیندهای فیزیولوژیکی بدن هم‌خوانی ندارد.

تأثیر حرارتی

منابع تأثیرات حرارتی می‌توانند شامل ولتاژهای بالا، اشیاء فلزی و مقاومت‌هایی باشند که در اثر جریان، داغ می‌شوند، همچنین قوس الکتریکی و قطعات حامل جریان نیز در این دسته قرار می‌گیرند.

تأثیر شیمیایی

بدن انسان از ترکیبات شامل مولکول‌های غیرقطبی و قطبی، کاتیون‌ها و آنیون‌ها تشکیل شده است. همه این ذرات درحرکت حرارتی بی‌نظم و پیوسته قرار دارند که عملکردهای حیاتی بدن را تأمین می‌کند. هنگامی که این ذرات با قسمت‌های حامل جریان برخورد می‌کنند، حرکتی بی‌نظم ایجاد نمی‌شود، بلکه حرکتی هدف‌مند و کاملاً جهت‌دار از یون‌ها و مولکول‌ها شکل می‌گیرد که می‌تواند بر عملکرد طبیعی بدن تأثیر منفی بگذارد.

صدمات ثانویه

واکنش یک فرد به اثر جریان معمولاً به صورت حرکات ناگهانی و غیرارادی بروز می‌کند، مانند کشیدن دست از روی شیء گرم. در حین این نوع حرکت، احتمال سقوط یا برخورد با اشیاء اطراف وجود دارد و به همین دلیل، ممکن است قسمت‌های مختلف بدن آسیب‌های مکانیکی ببینند.

نمودارهای ممکن اتصال فرد به مدار جریان

تزریق جریان به بدن ویژگی‌های خاصی دارد. با این حال، از منظر نظری (تحلیل ماهیت فیزیکی منابع الکتریکی و ارزیابی کمی پارامترهای مدار جریان)، می‌توان علل عبور جریان از بدن انسان را به نمودارهای استاندارد زیر تقسیم کرد:

1. تماس دو قطبی (bipolar touch);
2. تماس یک قطبی (unipolar touch);
3. بار باقی‌مانده (residual load);
4. بار القایی (induced load);
5. بار الکتریکی ساکن (static electric charge);
6. ولتاژ قدمی (step voltage);
7. نفوذ الکتریکی شکاف هوا (electrical piercing of the air gap).

مواد و روش‌ها

تماس دو قطبی (دو فاز)

در این شرایط، شخص با دو نقطه از بدن خود به قسمت‌هایی با جریان‌های متضاد بار الکتریکی تماس پیدا می‌کند (شکل ۱).

شکل ۱. طرح اتصال یک فرد به مدار

شرایط وقوع

موارد تماس دو قطبی نسبتاً نادر است و معمولاً به دلیل نقص در رعایت اصول ایمنی رخ می‌دهد. این موارد غالباً در تجهیزات الکتریکی با ولتاژ زیر ۱۰۰۰ ولت واقع می‌شوند، به ویژه در زمان استفاده از دستگاه‌های حفاظتی معیوب یا هنگام کار تحت ولتاژ، و در حین نصب‌های الکتریکی که قسمت‌های حامل جریان بدون محافظ باقی می‌مانند (مانند کلیدهای باز یا تابلوهایی با گیره‌های غیرمحافظت شده) اتفاق می‌افتند.

پیامدهای ممکن تماس دو قطبی

در این حالت، ولتاژ تماس برابر با ولتاژ عملیاتی بوده و به همین دلیل، جریانی که از بدن انسان در شبکه‌های جریان متناوب با ولتاژ بالای ۱۰۰ ولت عبور می‌کند، قابل توجه است و ممکن است از حد مجاز (۱۶ میلی‌آمپر) و همچنین حد فیبریلاسیون (۱۰۰ میلی‌آمپر) فراتر رود. به همین دلیل، این نوع تماس با قسمت‌های حامل جریان تقریباً همواره منجر به مرگ می‌شود، مگر اینکه مصدوم فوراً مورد کمک قرار گیرد.

اقدامات حفاظتی

در این شرایط، مقاومت بدن انسان به‌صورت موازی با مقاومت بار شبکه متصل می‌شود؛ بنابراین، امکان تشخیص حضور فرد در مدار با استفاده از دستگاه‌های حفاظتی خودکار وجود ندارد. بدین ترتیب، ضروری است که تمامی اقدامات حفاظتی سازمانی مطابق با الزامات دستورالعمل‌های ایمنی به طور کامل اجرا شود، که کار در شرایط عدم اختلال در ولتاژ قسمت‌های حامل جریان تحت ولتاژ را شامل می‌شود و استفاده از وسایل حفاظتی بر اساس این اصول الزامی است.

شکل ۲. تماس یک‌قطبی (هنگام نقض قوانین ایمنی)

تماس یک‌قطبی (یک فاز)

در حالت تماس یک‌فاز، تنها یک نقطه از بدن انسان به قسمت حامل جریان تماس پیدا می‌کند.

شرایط ایجاد مدار

شکل ۲ نشان‌دهنده تماس مستقیم یک فرد با یک قسمت حامل جریان در شرایطی است که قوانین ایمنی رعایت نمی‌شوند. با این حال، تماس یک‌فاز بیشتر در شرایطی رخ می‌دهد که فرد به تجهیزات الکتریکی تماس پیدا می‌کند، نه به قسمت حامل جریان (شکل ۳).

اگر در تجهیزات نقصی وجود داشته باشد، مانند آسیب فاز به بدن، جریان مدار Ih همانند طرح قبلی خواهد بود و اکثر صدمات الکتریکی در این حالت رخ می‌دهد.

پیامدهای ممکن تماس یک‌فاز

در این وضعیت، جریان مدار Ih یا از طریق مقاومت نشت ZF (در شبکه‌های زمین ایزوله شده) یا از طریق مقاومت زمین RO در خنثی منبع تغذیه بسته می‌شود. به طور کلی، حالت تماس یک‌فاز نسبت به حالت تماس دو‌فاز خطر کمتری دارد، زیرا در این حالت مقدار ولتاژ تماس به مراتب محدودتر است. با این حال، در شبکه‌هایی که خنثی زمین‌زده شده است یا در شبکه‌هایی که خنثی ایزوله شده ولی ظرفیت بالایی دارد، خطر این وضعیت برابر با خطر موجود در تماس دو فاز است.

اقدامات حفاظتی فنی

با توجه به نوع نصب الکتریکی، شرایط عملیاتی و هدف تجهیزات الکتریکی، اقدامات حفاظتی شامل زمین‌زنی، صفر زنی، قطع حفاظتی، شنت حفاظتی، جداسازی حفاظتی شبکه‌ها و کنترل عایق است.

شکل ۳. تماس یک‌قطبی (تماس با بدنه تجهیزات الکتریکی)

بار باقی‌مانده

نمودار مدار یک فرد. بار باقی‌مانده به بار الکتریکی اشاره دارد که پس از خاموش شدن منبع تغذیه، مدتی در خازن باقی می‌ماند. طرح اتصال یک فرد به مدار الکتریکی زمانی ایجاد می‌شود که او به یکی از صفحات خازن تماس پیدا کند.

شرایط وقوع

هر شبکه یا دستگاه دارای ظرفیت نسبت به زمین و قطب‌ها (فازها) است. اگر مقاومت عایق بالا باشد، پتانسیل ممکن است برای مدت طولانی در قسمت‌های حامل جریان به دلیل بار باقی‌مانده خازن پس از قطع ولتاژ عملیاتی باقی بماند. در این زمان، اگر فردی به بخشی حامل جریان تماس پیدا کند، فرآیند تخلیه ظرفیت از طریق بدن او انجام می‌شود. فرآیندهای مشابه نیز زمانی که القا در مدار وجود دارد، ممکن است روی دهد. بر اساس اصول کار تجهیزات الکتریکی، ترانسفورماتورهای قدرت باید هر سال از مدار جدا شوند و مقاومت اهمی پیچ‌های آنها بررسی شود. اوه‌مترهای متحرک عموماً از منابع ولتاژ ثابت ۴-۶ ولت استفاده می‌کنند. هنگام باز کردن اوه‌متر، به عنوان مثال، پالس جریانی که در حین تخلیه القا می‌شود، به یک مدار ولتاژ بالا تبدیل می‌شود. اگر در این لحظه فردی به قطب دومی برخورد کند، آسیب‌های ثانویه اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. بیایید طرح آسیب به وسیله جریان الکتریکی در یک شبکه تک‌فاز را بررسی کنیم.

ما فرض می‌کنیم که (R1، R2) > Rh که باید چنین باشد، زیرا در مقادیر پایین مقاومت عایق، بار باقی‌مانده به سرعت از بین می‌رود و شبکه از نظر امکان برق‌گرفتگی ایمن می‌گردد.

شکل ۴. تولید بار باقیمانده

نمادهای مورد استفاده در این طرح به این ترتیب است: Rh – مقاومت بدن انسان، R1 و R2، C1 و C2 – مقاومت‌ها و ظرفیت‌های معادل عایق قطب‌ها نسبت به زمین، C12 – ظرفیت معادل بین قطب‌ها (شامل خازن‌های فیلتر یکسوساز)، و U0 – ولتاژ باقیمانده.

برای ساده‌سازی محاسبات، ظرفیت C12 را به دو ظرفیت ترکیبی متوالی با مقدار ۲C12 تقسیم می‌کنیم، همان‌طور که در شکل ۴، ب نشان داده شده است. آخرین طرح محاسباتی ارائه شده در شکل ۴، ج، این امکان را فراهم می‌آورد که جریان تخلیه خازن (C1 + 2C12) را که از طریق مقاومت Rh و با ولتاژ اولیه U0/۲ عبور می‌کند، با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنیم:

lh = U0 exp(-t/Rh(Cl + 2C12)/2Rh.

اقدامات حفاظتی

یکی از قوانین اصلی ایمنی که از فرمول lh نشات می‌گیرد، این است که بعد از روشن کردن ولتاژ کاری، نباید به قسمت‌های حامل جریان بدون تخلیه ظرفیت دست بزنید.

به این ترتیب، حداکثر مقدار جریان lh از دو عامل اساسی ناشی می‌شود: مقدار ولتاژ باقیمانده U0 و همچنین مقاومت بدن انسان. مدت زمان فرآیند انتقال به مقادیر ظرفیت‌ها نسبت به زمین و بین قطب‌های شبکه بستگی دارد. اثر معمول بار باقیمانده منجر به آسیب‌های ثانویه می‌شود. برای تخلیه خازن‌ها، لازم است سیم (پروب) تخلیه‌کننده به سازه یا جزئی که به زمین متصل است، وصل شود و سپس با پروب به قسمت حامل جریان تماس برقرار گردد. مرتب بودن ترتیب انجام این عملیات اهمیت بالایی دارد، چرا که در غیر این صورت، جریان تخلیه می‌تواند از طریق بدن انسان عبور کند.

بار القایی

نقشه مدار یک شخص در این حالت به این صورت است: فرد به یک شیء فلزی غیرقابل نفوذ (سازه) که در ناحیه یک میدان الکترومغناطیسی خارجی قرار دارد، دست می‌زند.

شرایط تولید

شرایط به وجود آمدن بارهای القایی می‌تواند متفاوت باشد. این بارها به ویژه در اشیای فلزی بزرگ و حجیم که در معرض میادین الکترومغناطیسی قرار دارند، شکل می‌گیرند. در تحت تأثیر میدان خارجی، بار بر روی سطح هادی به گونه‌ای توزیع می‌شود که مجموع بار داخل هادی برابر با صفر باشد. زمان بازگشت بارهای الکتریکی در فلزات بین ۱۰^-18 تا ۱۰^-16 ثانیه متغیر است و این بدین معنی است که توزیع یکنواخت بارها روی اجسام فلزی هرگونه تغییر در میدان خارجی را تقریبا بدون ماندگاری خواهد کرد. بردار القای میدان خارجی به بار خاصی متصل می‌شود؛ بار با علامت معکوس و مقدار برابر آزاد می‌شود و پتانسیل غیرصفر بر روی شیء بدون بار شکل می‌گیرد. هنگامی که میدان خارجی از بین می‌رود، بارهای القایی یکدیگر را جبران می‌کنند. بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی، نیروی محرکه الکتریکی تا حداکثر ۱۰۰۰ ولت می‌تواند در اشیای فلزی واقع در ناحیه میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا تولید شود. بار القایی همچنین تحت تأثیر اتصالات ظرفیت‌های پارازیتی شکل می‌گیرد.

پیامدهای ممکن اثر القا

فرم‌های تأثیر بارهای القایی بسیار متنوع است. پیامدهای خطرناک شامل آسیب‌های ثانویه، سوختگی‌ها ناشی از تخلیه جرقه (قوس) و آتش‌سوزی در صورتی که سوختی روشن شود، خواهد بود.

بار الکتریسیته ساکن

نقشه مدار یک فرد با وضعیت خاص: شخص به یک شیء فلزی ایزوله از زمین یا سازه‌ای ساخته شده از مواد عایق که دارای بار الکتریکی ساکن است، دست می‌زند. فرد ممکن است بر روی یک کف عایق قرار داشته باشد و بار ساکن بر روی آن جمع شود، در حالی که همچنین می‌تواند با یک سازه فلزی زمین‌دار نیز تماس بگیرد.

شرایط تولید

بارهای الکتریکی ساکن ناشی از حرکت (سایش) dielectrics جامد، مایع یا گازی در برابر سایر مواد هادی یا غیرهادی به وجود می‌آید.

پیامدهای ممکن الکتریسیته ساکن

با گسترش استفاده از مواد پلاستیکی با مقاومت بالا (مانند لوله‌ها، پوشش‌های کف و غیره)، احتمال تولید بارهای الکتریکی ساکن به طور قابل توجهی افزایش یافته است. بارهای الکتریکی ساکن می‌توانند پتانسیل بالایی را ایجاد کنند. اندازه ظرفیت بدن انسان حدود ۲۰۰ پیکوفاراد نسبت به زمین است. هنگامی که او روی یک کف ایزوله (کفپوش) ایستاده باشد، می‌تواند حداکثر انرژی تا ۰.۴۳ میلی‌کولن را بر روی آن جمع آوری کند که ناشی از سایش لباس بر روی پوست است. با توجه به فرمول انرژی خازن، مشخص می‌شود که مقدار پتانسیل بدن نسبت به زمین بیش از ۵۰۰ ولت است. در هنگام تماس با یک شیء فلزی زمین‌دار (مانند رادیاتور گرما، کمد لباس کار و غیره) فرد ممکن است یک شوک (جریان تخلیه از ظرفیت خاص خودش) را احساس کند. چنین بارهایی برای عناصر مدار میکرو در حین نصب صفحات مدار چاپی خطرناک به شمار می‌روند. به همین دلیل، معمولاً نوک لحیم‌کاری به زمین متصل می‌شود و یا نصب‌کننده یک دستبند زمین‌دار به دست می‌کند؛ از بهترین پیشنهادها نیز پوشیدن لباس کتان است که امکان ایجاد بار الکترواستاتیک را به حداقل می‌رساند.

اصلی‌ترین انواع تخلیه‌های الکتریسیته ساکن:

• الف) تخلیه‌ها بین اجسام هادی – که به عنوان نتیجه الکتریکی کردن و جمع‌آوری بار بر روی هادی‌های ایزوله (مانند ظروف فلزی برای انسان، مایعات و مواد، وسایل نقلیه بر روی لاستیک و غیره) به وجود می‌آیند؛
• ب) تخلیه از دی‌الکتریک باردار به سازه‌های هادی (مانند مخازن لاستیکی یا پلاستیکی؛ بشکه‌ها و قوطی‌ها برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل محصولات نفتی و مواد پومگرانیت؛ لوله‌های دی‌الکتریک برای حمل این مواد و غیره)؛
• ج) تاج زدن بر دی‌الکتریک‌ها – تخلیه‌ای که به دلیل اختلاف پتانسیل بین سطوح داخلی و خارجی سازه ایجاد می‌شود (مانند لوله‌ها برای حمل مواد مایع و پومگرانیت، خطوط لوله منتقل کننده دوایی)؛
• د) تخلیه‌های لغزشی – که در روند الکتریسیته‌کردن سطوح جامد به دلیل سایش ایجاد می‌شوند.

اقدامات حفاظتی

محافظت در برابر الکتریسیته ساکن با ایجاد مدارهایی برای حذف بارهای الکتریکی به عمل می‌آید (از جمله زمین‌دار کردن سازه‌های فلزی، اضافه کردن مخلوط‌های هادی به آن‌ها برای کاهش مقاومت اهمی مواد عایق، و شستشوی دوره‌ای سازه‌های عایق با مایعات هادی و غیره).

ولتاژ مرحله‌ای

نقشه مدار یک فرد نشان می‌دهد که این فرد ممکن است در معرض ولتاژ قرار گیرد، به ویژه در ناحیه‌ای که جریان به زمین پراکنده می‌شود، یعنی جایی که هادی جریان به طور مستقیم به زمین متصل است.

شرایط تولید

در ناحیه پراکندگی جریان، بر اساس رابطه I(x) = k/x، پتانسیل‌های نقاط مختلف روی سطح زمین دارای اختلاف هستند. به طوری که این اختلاف پتانسیل در این ناحیه کاملاً مشخص است.

تأثیرات احتمالی ولتاژ مرحله‌ای

ولتاژ مرحله‌ای به دو عامل اساسی بستگی دارد: حداکثر پتانسیل جریان (I) در ناحیه پراکندگی و فاصله از نقطه خطای انسانی (x). در دورترین نقاط ناحیه انتشار، ولتاژ مرحله‌ای نسبتاً کم است و جریان از بدن انسان به شکل “پا به پا” عبور می‌کند: Ih = Us/Rh. وقتی فرد به نقطه اتصال جریان نزدیک می‌شود، ولتاژ Us افزایش می‌یابد و در نتیجه مقدار جریان بالا می‌رود. این وضعیت ممکن است باعث ایجاد یک واکنش اسپاسمیک و به زمین افتادن فرد شود. در این حالت، اندازه “مرحله” بیشتر می‌شود (فاصله به “دست‌ها-پاها” تبدیل می‌گردد) و مقدار Uad به طور متناسب افزایش می‌یابد، در نتیجه مسیر جریان به ناحیه قلب منتقل می‌شود.

نفوذ الکتریکی در فاصله‌ی هوایی

نقشه مدار یک فرد در این زمینه، به ولتاژهای بالا مربوط می‌شود. در یک میدان الکتریکی یکنواخت (مانند آنچه بین صفحات یک خازن مسطح وجود دارد)، قدرت الکتریکی فاصله‌ی هوایی معمولاً حدود ۳-۴ kV/mm است و به رطوبت هوا وابسته است. به بیان دیگر، شکست الکتریکی بین صفحات خازن در ولتاژی بالغ بر ۳-۴ kV در فاصله‌ای برابر با ۱ میلی‌متر ممکن است اتفاق بیفتد. زمانی که یکی از اجزای بدن انسان به بخش هادی ولتاژ بالا نزدیک می‌شود، یک میدان الکتریکی در فاصله‌ی هوایی ایجاد می‌شود. اما این میدان به صورت غیر یکنواخت است (برای مثال، شبیه به یک سوزن یا شکاف خط سوزن). در یک میدان غیر همگن، قدرت الکتریکی فاصله‌ی هوایی به طور چشمگیری کاهش می‌یابد و به ۴ kV/cm می‌رسد.

شرایط تولید

اگر فردی وارد اتاق ترانسفورماتور با ولتاژ ۶/۰.۳۸ kV شود و انگشتش را به نزدیکی بخش هادی با پتانسیل ۶ kV نزدیک کند، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ پتانسیل بدن انسان تقریباً برابر با پتانسیل زمین است (صفر)، بنابراین اختلاف پتانسیل در فاصله هوایی “انگشت – بخش هادی” برابر با ۶ kV می‌باشد. در این ولتاژ، شکست الکتریکی فاصله هوایی رخ می‌دهد و یک تخلیه قوسی به وجود می‌آید. در شرایط نامطلوب، هنگامی که جریان در مدار قطع می‌شود، آسیب حرارتی به علت جریان الکتریکی بیولوژیکی می‌تواند ایجاد شود. تخلیه قوسی (سوزش قوس) می‌تواند باعث آسیب جدی به بافت‌های پوست، عضلات و حتی استخوان‌ها شود.

اقدامات حفاظتی

برای حفاظت از افراد در برابر خطرات مرتبط با این وضعیت، اطمینان از عدم دسترسی به بخش‌های هادی جریان تجهیزات ضروری است.

نتیجه‌گیری

1. خواه مدار الکتریکی تک فاز باشد یا دو فاز، در صورت نقض قوانین ایمنی، زندگی انسان به طور جدی در معرض خطر قرار می‌گیرد.
2. اقدامات لازم باید به‌طور مرتب انجام شوند تا از بارهای القایی و بارهای استاتیک جلوگیری کرده و تأثیرات آن‌ها بر روی بدن انسان را کاهش دهند.
3. لازم است که به افراد آموزش‌های لازم داده شود تا در شرایط تنش مرحله‌ای بر اساس اصول ایمنی رفتار کنند.
4. قوانین ایمنی الکتریکی باید به طور مداوم بر اساس تجربیات به‌دست‌آمده و نوآوری‌های علمی به‌روز رسانی شوند.

منابع

1. Wang B. et al. Electrical safety considerations in large-scale electric vehicle charging stations //IEEE Transactions on Industry Applications. – 2019. – Т. 55. – №. 6. – pp. 6603-6612.
2. CENELEC. EN 50522:2010. Earthing of Power Installations Exceeding 1 kV a.c.; European Committee for Electrotechnical Standardization: Brussels, Belgium, 2010.
3. Rules for electrical installations. 7th edition. Omega-L, 2008. – 272 p.
4. Rules for the technical operation of electrical installations of electrical energy consumers. PTEEP (as amended in 2022).
5. “Rules for the safe operation of consumer electrical installations”, Kyiv 1998.
6. Dolin P.A., Medvedev V.T., Korochkov V.V. “Electrical safety: problem book: Textbook. allowance.” – M.: Gardariki, 2003.
7. Burgsdorf V.V., Jacobs A.I. Grounding devices for electrical installations. M: Energoatomizdat, 1987.
8. Belov S.V. and others. Life safety: Textbook for universities. M.: Higher. school, 2001. – 448 p.
9. J. Maxwell Adams. Electrical Safety: A guide to the causes and prevention of electrical hazards (Energy Engineering). The Institution of Engineering and Technology, 2004.
10. James R. White Electrical Safety: A Practical Guide to OSHA and NFPA 70E®, American Technical Publishers; 1st Edition, 2021- 438 p.
11. Elbrus Ahmedov, Sona Rzayeva, Nigar Ganiyeva, Elshad Safiyev, ”Improving the lightning resistance of high-voltage overhead power line”, Przeglad Elektrotechniczny journal, 2023(11).
12. Safiev E. S., & Abbasov V. I. (2022). COMPLEX ANALYSIS OF TRANSITION SUPPORTS OF THE MAIN HIGH-VOLTAGE LINES. Vestnik nauki, 4(11 (56)), 270-274.
13. Safıyev E., Pirieva N., & Bagirov G. (2023). “Analysis of the application of active lightning rods in lightning protection objects”. Internauka, 6, 14.
14. Safiev E. S., Ahmedov E. N., & Ibrahimova O. B. “ANALYSIS OF CRYOGENICS CABLES ELECTRIC ISOLATION WORKING CONDITIONS”.
15. Rzayeva S.V., Mammadov N.S., Ganiyeva N.A. “Overvoltages during Single-Phase Earth Fault in Neutral-Isolated Networks (10÷ 35) kV”, Journal of Energy Research and Reviews 2023 – 13 (1) – pp. 7-13.
16. Rzayeva S.V., Mammadov N.S., Ganiyeva N.A. “Neutral grounding mode in the 6-35 kv network through an arcing reactor and organization of relay protection against singlephase ground faults”, Deutsche Internationale Zeitschrift für Zeitgenössische Wissenschaft, 2023 – №42.
17. N.M.Pirieva, S.V.Rzaeva, S.N.Talibov “Analysis of overvoltage protection devices in electrical networks” “Internauka”: scientific journal – No. 43 (266). Part 3. Moscow, 2022. pp. 14-17.

منابع

[۱۸]. N.M.Piriyeva, S.V.Rzayeva, E.M.Mustafazadeh. “ارزیابی کاربرد روش‌ها و تجهیزات مختلف برای حفاظت در برابر ولتاژ اضطراری در شبکه‌های الکتریکی ۶-۱۰ کیلوولت تأسیسات تولید نفت.” Internauka, ۲۰۲۲. شماره ۳۹(۲۶۲). صفحات ۴۰-۴۴.

[۱۹]. Santos, M.; Calafat, M.A. “شبیه‌سازی دینامیکی ولتاژهای القایی در غلاف‌های کابل‌های ولتاژ بالا: رویکرد حالت پایدار.” مجله بین‌المللی قدرت الکتریکی و سیستم‌های انرژی، ۲۰۱۹, ۱۰۵, ۱–۱۶.

[۲۰]. IEEE. “راهنمای IEEE برای ایمنی در زمین‌سازی ایستگاه‌های زیرساخت AC ۸۰-۲۰۱۳/Cor ۱-۲۰۱۵.” موسسه مهندسان برق و الکترونیک: پیسکاتاوی، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، ۲۰۱۵.

شناسه مورد منبع و ناشر: PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY، ISSN ۰۰۳۳-۲۰۹۷، ر. ۱۰۰ شماره ۹/۲۰۲۴. doi:۱۰.۱۵۱۹۹/۴۸.۲۰۲۴.۰۹.۱۶.

منتشر شده توسط PQBlog

مهندس برق

برای مشاهده بیشتر، کلیک کنید.

پرسش‌های متداول

ایمنی برق چه اهمیتی دارد؟

ایمنی برق برای جلوگیری از آسیب‌های جسمی و موارد مرگبار از جریان برق ضروری است.

چگونه می‌توان از خطرات برق جلوگیری کرد؟

با آموزش مناسب و رعایت قوانین ایمنی می‌توان از خطرات برق جلوگیری کرد.

آسیب‌های ناشی از جریان برق چیست؟

آسیب‌های ناشی از جریان برق شامل آسیب‌های فیزیولوژیکی و حرارتی می‌باشد.

چگونه جریان برق بر بدن انسان تأثیر می‌گذارد؟

جریان برق می‌تواند سیستم عصبی مرکزی و قلبی‌عروقی را مختل کند.

منبع: powerquality.blog