Hur långt färdas elen i vatten?

Vatten anses allmänt vara en bra ledare av elektricitet eftersom om det finns en ström inne i vattnet och någon rör vid det kan de få elektriska stötar.

Det finns två saker att notera som kan ha betydelse. En av dem är typen av vatten eller mängden salter och andra mineraler, och den andra är avståndet från den elektriska kontaktpunkten. Den här artikeln förklarar båda men fokuserar på den andra för att utforska hur långt elektriciteten färdas i vatten.

Vi kan urskilja fyra zoner runt en punktkälla för el i vatten (hög fara, fara, måttlig risk, säker). Det exakta avståndet från en punktkälla är dock svårt att fastställa. De beror på flera faktorer, inklusive stress/intensitet, fördelning, djup, salthalt, temperatur, topografi och vägen för minsta motstånd.

Värdena för säkerhetsavståndet i vatten beror på förhållandet mellan felströmmen och den maximala säkra kroppsströmmen (10 mA för AC, 40 mA för DC):

• Om AC-felströmmen är 40A blir säkerhetsavståndet i havsvatten 0.18m.
• Om kraftledningen är nere (på torr mark) måste du hålla dig minst 33 fot (10 meter) bort, vilket är ungefär längden på en buss. I vatten skulle detta avstånd vara mycket större.
• Om brödrosten faller i vatten måste du vara inom 360 meter från strömkällan.

Jag kommer att gå in på mer i detalj nedan.

Varför är det viktigt att veta

Det är viktigt att veta hur långt el kan färdas i vatten eftersom när det finns elektricitet eller ström under vattnet riskerar alla som är i eller i kontakt med vattnet att få elektriska stötar.

Det skulle vara bra att veta vad som är det säkraste avståndet för att undvika denna risk. När denna risk kan finnas i en översvämningssituation är det mycket viktigt att ha denna kunskap.

En annan anledning att veta hur långt en elektrisk ström kan färdas i vatten är elfiske, där elektricitet avsiktligt förs genom vattnet för att fånga fisk.

Vattentyp

Rent vatten är en bra isolator. Om det inte fanns något innehåll av salt eller andra mineraler skulle risken för elektriska stötar vara minimal eftersom elektricitet inte kunde färdas långt inne i klart vatten. I praktiken är det dock sannolikt att även vatten som verkar klart innehåller vissa joniska föreningar. Det är dessa joner som kan leda elektricitet.

Att få rent vatten som inte släpper igenom elektricitet är inte lätt. Även destillerat vatten som kondenserats från ånga och avjoniserat vatten framställt i vetenskapliga laboratorier kan innehålla vissa joner. Detta beror på att vatten är ett utmärkt lösningsmedel för olika mineraler, kemikalier och andra ämnen.

Vattnet som du funderar på hur långt elen räcker kommer med största sannolikhet inte att vara rent. Vanligt kranvatten, flodvatten, havsvatten etc. blir inte rent. Till skillnad från hypotetiskt eller svårtillgängligt rent vatten är saltvatten en mycket bättre ledare av elektricitet på grund av dess salthalt (NaCl). Detta gör att jonerna kan flöda, ungefär som elektroner flödar när de leder elektricitet.

Avstånd från kontaktpunkt

Som du kan förvänta dig, ju närmare du är kontaktpunkten i vattnet med en källa till elektrisk ström, desto farligare blir det, och ju längre bort, desto mindre ström. Strömmen kan vara tillräckligt låg för att inte vara så farlig på ett visst avstånd.

Avståndet från kontaktpunkten är en viktig faktor. Med andra ord måste vi veta hur långt elen färdas i vattnet innan strömmen blir tillräckligt svag för att vara säker. Detta kan vara lika viktigt som att veta hur långt elektriciteten färdas i vattnet som helhet tills strömmen eller spänningen är försumbar, nära eller lika med noll.

Vi kan särskilja följande zoner runt startpunkten, från den närmaste till den längsta zonen:

• Hög riskzon – Kontakt med vatten i detta område kan vara dödligt.
• Farligt område – Kontakt med vatten i detta område kan orsaka allvarliga skador.
• Måttlig riskzon – Inom den här zonen finns en känsla av att det är ström i vattnet, men riskerna är måttliga eller låga.
• Säker zon - Inom denna zon är du tillräckligt långt bort från strömkällan för att elektriciteten kan vara farlig.

Även om vi har identifierat dessa zoner är det inte lätt att bestämma det exakta avståndet mellan dem. Det finns flera faktorer inblandade här, så vi kan bara uppskatta dem.

Var försiktig! När du vet var källan till el finns i vattnet bör du försöka hålla dig så långt borta från den som möjligt och, om du kan, stänga av elförsörjningen.

Risk- och säkerhetsavståndsbedömning

Vi kan bedöma risk och säkerhetsavstånd baserat på följande nio nyckelfaktorer:

• Spänning eller intensitet – Ju högre spänning (eller blixtstyrka), desto högre är risken för elektriska stötar.
• Distribuera – Elektricitet försvinner eller fortplantar sig i alla riktningar i vatten, främst vid och nära ytan.
• djup "El går inte djupt ner i vattnet. Även blixtar färdas bara till ett djup av cirka 20 fot innan de försvinner.
• salthalt – Ju fler salter i vattnet, desto mer och bredare blir det lätt elektrifierat. Havsvattenöversvämningar har hög salthalt och låg resistivitet (vanligtvis ~22 ohmcm jämfört med 420k ohmcm för regnvatten).
• Temperatur Ju varmare vattnet är, desto snabbare rör sig dess molekyler. Därför blir den elektriska strömmen också lättare att sprida i varmt vatten.
• Topografi – Områdets topografi kan också ha betydelse.
• Bana – Risken för elektriska stötar i vatten är hög om din kropp blir minsta motståndets väg för att strömmen ska flyta. Du är bara relativt säker så länge det finns andra vägar med lägre motstånd runt dig.
• beröringspunkt – Olika delar av kroppen har olika motstånd. Till exempel har armen vanligtvis en lägre resistivitet (~160 ohmcm) än bålen (~415 ohmcm).
• Koppla bort enheten – Risken är högre om det inte finns någon frånkopplingsanordning eller om det finns en och dess reaktionstid överstiger 20 ms.

Beräkning av säkerhetsavståndet

Uppskattningar av säkerhetsavståndet kan göras baserat på uppförandekoder för säker användning av el under vattnet och forskning inom undervattenselektroteknik.

Utan en lämplig utlösning för att styra växelströmmen, om kroppsströmmen inte är mer än 10 mA och kroppsspårresistansen är 750 ohm, är den maximala säkra spänningen 6-7.5V. [1] Värdena för säkerhetsavståndet i vatten beror på förhållandet mellan felströmmen och den maximala säkra kroppsströmmen (10 mA för AC, 40 mA för DC):

• Om AC-felströmmen är 40A blir säkerhetsavståndet i havsvatten 0.18m.
• Om kraftledningen är nere (på torr mark) måste du hålla dig minst 33 fot (10 meter) bort, vilket är ungefär längden på en buss. [2] I vatten kommer detta avstånd att vara mycket längre.
• Om brödrosten faller i vatten måste du vara inom 360 meter från strömkällan. [110]

Hur kan du se om vattnet är elektrifierat?

Förutom frågan om hur långt elektriciteten färdas i vatten, skulle en annan viktig relaterad fråga vara att veta hur man avgör om vatten är elektrifierat.

coolt faktum: Hajar kan upptäcka så lite som 1 volts skillnad några kilometer från en elkälla.

Men hur kan vi veta om ström flyter överhuvudtaget?

Om vattnet är starkt elektrifierat kan du tro att du kommer att se gnistor och bultar i det. Men det är inte. Tyvärr ser du ingenting, så du kan inte se bara genom att se vattnet. Utan ett aktuellt testverktyg är det enda sättet att veta att få en känsla för det, vilket kan vara farligt.

Det enda andra sättet att veta säkert är att testa vattnet för ström.

Om du har en vattenpöl hemma kan du använda stötvarnaren innan du går in i den. Enheten lyser rött om den upptäcker elektricitet i vattnet. Men i en nödsituation är det bäst att hålla sig så långt borta från källan som möjligt.

Ta en titt på några av våra artiklar nedan.

• Använder nattlampor mycket el
• Kan elektricitet passera genom trä
• Kväve leder elektricitet

Rekommendationer

[1] YMCA. En uppsättning regler för säker användning av el under vatten. IMCA D 045, R 015. Hämtad från https://pdfcoffee.com/d045-pdf-free.html. 2010.

[2] BCHydro. Säkert avstånd från trasiga kraftledningar. Hämtad från https://www.bchydro.com/safety-outages/electrical-safety/safe-distance.html.

[3] Reddit. Hur långt kan el färdas i vatten? Hämtad från https://www.reddit.com/r/askscience/comments/2wb16v/how_far_can_electricity_travel_through_water/.

Videolänkar

Rossen rapporterar: Hur man upptäcker ströspänning i pooler, sjöar | I DAG