Hvornår er højspænding farlig? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvornår er højspænding...

03. december 2011

Hvornår er højspænding farlig?

Hej Spørg om Fysik
Er der en tommelfingerregel for hvornår højspænding er farlig? En grænseværdi udtryk i Joule?
En metode til at vurdere risiko ud fra amp/volt forhold?

Og vil det gælde for både AC/DC?

Hilsen SG

Ved elektriske systemer arbejder man med flere forskellige begreber. Det almindeligste som alle må omgås er:

Svagstrøm:

Det er vekselspændinger med effektivværdi mindre end 25 V, det svarer til en såkaldt spids-værdi (maksimalværdi) på 43 V, idet den spænding man angiver for vekselspænding er den jævnspænding, som har samme energiindhold som vekselspændingen. Her i landet veksler spændingen med 50 Hz (andre steder f.eks. USA 60 Hz). For jævnspændinger gælder en maksimalværdi mindre end 60 V. Vekselspændinger af denne størrelse anvendes i apparater igennem en transformator (adapter) forbundet til 230 V lysnet. Det gælder f.eks. juletræskæder og en lang række mindre apparater.

Jævnspændinger anvendes også igennem adaptere til f.eks. opladere til en lang række elektroniske instrumenter, batteriladere og strømforsyninger forbundet til lysnettet som erstatter batterier samt naturligvis batterier (1,5 til 9V for normale typer).

Stærkstrøm:

Det, vi har i vores lysnet i hjemme, er stærkstrøm. Stærkstrøm er når spændingen er over 25 V vekselspænding og 60 V jævnspænding. Indtil 1000 V

Automatsikringer

vekselspænding og 1500 V jævnspænding er det stadig ifølge loven, det man kalder lavspænding. Da spændingen i dette område er farlig gælder en lang række sikkerhedsforanstaltninger, og der er en lang række installationer, man skal have autorisation for at måtte udføre (elektrikere), der er nogen få ting man må gøre selv, især hvor det drejer sig om udskiftning af komponenter i en i øvrigt lovlig installation.

Højspænding er området over stærkstrøm, og de der arbejder med det, skal være autoriseret til det (her i landet har vi  højspændingsnet op til 400 000 V).

Faren ved spændinger

Udsættes man for en elektrisk spænding, vil der kunne ske en direkte påvirkning af legemet. I praksis vil svagstrøm ikke have nogen virkning, men vil kunne føles. Ved stærkstrøm kan der imidlertid være livsfare. Selv kortvarige strømme som overstiger 39 mA kan være livstruende. Sikringer kobler først fra ved 6A, 10A, 16 A eller mere, automatsikringer også ved 13 A. Bemærk at sikringerne kan holde næsten en time ved strømme fra 15 - 45 % over mærkeværdien. Sikringernes funktion er at afbryde ved kortslutning ikke primært personbeskyttelse, hvor de normalt ikke vil afbryde.

HPFI eller HFI-relæ

Personsikkerheden varetages af HFI eller HPFI relæet, som måler, om det er samme strøm der går i de to ledninger (eller 4 hvis det er trefaset), som går til et forbrugssted. HFI betyder højfølsomt fejlstrømsrelæ. Relæet afbryder, hvis strømmen kortvarigt overskrider 0,03 A i løbet af maksimalt 0,3 sek. Den hurtige funktion er vital, for at mindske muligheden for forstyrrelse af hjerterytmen. På den anden side trækker f.eks. glødelamper en stor strøm i tændingsøjeblikket, så der skal gå så meget tid, at denne strøm kan nå at blive normal.

HPFI relæet kan også måle pulserende jævnstrømme (motorreguleringer, lysdæmpere mm.). Disse relæer beskytter altså, hvis der går en strøm på 0,03 A til "jord", men ikke hvis en person, som i øvrigt er isoleret, har fået fat i begge de to ledninger fra lysnettet.

Strømmen påvirker os på flere måder.

  • Den kan afhængigt af strømmens størrelse, frekvens og varighed give 1., 2. og 3. grads forbrændinger.
  • Den kan have en galvanisk virkning så selv en ret lille jævnstrøm kan give elektrokemiske forandringer i huden
  • Strømmen kan stimulere muskler og nerver. Det kan være alt imellem kilden i fingrene og voldsomme kramper. Hvis strømkredsløbet passerer brystet f.eks. hånd til hånd eller hånd til fod, er det livsfarligt, idet det kan bevirke hjerteflimmer (stoppe normal hjertefunktion), som kan fortsætte efter afbrydelse af strømmen med døden til følge. Det kan også bevirke lammelse af åndedrætsmuskulaturen.

Modstanden imellem hænderne ved tør hud ligger ofte over 10 kohm, men man skal være opmærksom på, at hovedparten af modstanden ligger i selve huden, er der først skabt forbindelse igennem huden, falder modstanden drastisk. Er huden våd, eller er der saltopløsning på huden, er modstanden meget mindre, dvs. en given spænding er farligere, når man er våd.

Virkningen af spændinger

Det der mærkes, er den strøm som spændingen fremkalder. Ved 100 μA kan man føle strømmen med tungen (den er jo våd). Det bruges somme tider til at konstatere om der er spænding på batterier (et måleinstrument er den rigtige løsning de fås for under 100 kr. så lad være), man føler ikke noget direkte på huden. 1 mA og man føler kilden i huden, 2-10 mA giver en ubehagelig smerte, ikke noget man er villig til på grund af et væddemål. Ved 16 mA kan man ikke mere slippe den ledning, man har grebet, om fordi musklerne trækker sig kraftigt sammen.

Elektrisk forbrænding

Ved 25 - 100 mA får man voldsomme smerter, bevidstløshed, stop af åndedræt. Ved 0,1 - 3 A hjerteflimmer og forbrændinger samt varmeskader i vævet. Over 3 A Vævsskader på grund af opvarmning, vedvarende sammentrækning af hjertemusklen. Muskler og blodkar "koges", nerver afisoleres eller ødelægges, blodkar koges. Hjertemuskelen kan når strømmen er ophørt eventuelt gå i gang igen selv eller genstartes enten med hjertestarter eller hjertemassage, sker det ikke bevirker disse strømme døden.

Vurdering af risikoen

Vurder risikoen ud fra spændingen, og undgå som amatør at arbejde med andet end svagstrøm. Undgå om muligt at være effektiv jordforbindelse, når man omgås elektriske apparater til lysnettet, og først og fremmest hold ledninger, installation og apparater iorden, og sørg for at de der skal have jordforbindelse (3 eller 5 benede stik), har det.

Ulovlig hjemmelavet installation

Brug autoriserede personer når noget med lysnet skal monteres (der er få ting i form af udskiftninger, man har lov til selv, men gør det kun, hvis man er sikker på, at man ved hvad der skal gøres og kender reglerne), ændres eller ved reparation af elektriske apparater. Sørg for at det lovpligtige HPFI eller HFI relæ er ved sikringerne, og prøv at det virker på den dertil indrettede knap mindst en gang pr. år.

 

Med venlig hilsen
Malte Olsen