ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ - ОСОЗНАННАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ

Евгений Иванов, сопредседатель проблемного комитета "Электробезопасность" Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, д. т. н., профессор кафедры безопасности жизнедеятельности СПГЭТУ "ЛЭТИ"

В прошлом номере нашего журнала мы начали разговор об основах электробезопасности в свете современных требований. Были рассмотрены виды действия электрического тока на организм человека и первые две возможные схемы включения человека в цепь тока: двухполюсное и однополюсное прикосновение. Сейчас речь пойдет о следующих типовых схемах поражения электрическим током.

ОСТАТОЧНЫЙ ЗАРЯД

Под остаточным понимается заряд на конденсаторе, сохраняющийся некоторое время после отключения источника питания. Схема включения человека в электрическую цепь формируется при прикосновении его к одной из обмоток конденсатора.

Условия формирования цепи
Всякая сеть или устройство обладают емкостью относительно земли (корпуса) и между полюсами (фазами).
Если сопротивление изоляции велико, то после снятия рабочего напряжения либо после измерений мегомметром потенциал на токо-ведущих частях, обусловленный остаточным зарядом емкости, может сохраняться длительное время. В случае прикосновения человека к токоведущей части при этом возникает переходный процесс разряда емкостей через его тело.
Процессы, аналогичные указанным, происходят также при работе в цепях с индуктивностями. Так, согласно Правилам эксплуатации электроустановок, необходимо ежегодно отключать силовые трансформаторы и контролировать омическое сопротивление их обмоток.
В переносных омметрах обычно применяют источники постоянного напряжения 4-6 В. При отключении омметра, например, от обмотки низкого напряжения в процессе разряда ее индуктивности импульс тока трансформируется в обмотку высокого напряжения. Если в этот момент человек касается полюса последней, то вторичная травма неизбежна.

Возможные последствия действия остаточного заряда
Рассмотрим эту схему травмирования током на примере однофазной сети.

Обозначения на схеме: Rh - сопротивление тела человека, R, и R2, С, и С2 - эквивалентные сопротивления изоляции и емкости полюсов относительно земли, С12 -эквивалентная емкость между полюсами (в том числе конденсаторов фильтров выпрямителей), U0 -остаточное напряжение.
Принимаем (R,R2) > Rh, что правомерно, так как при низких значениях сопротивления изоляции остаточный заряд быстро исчезает и сеть, с точки зрения возможности поражения человека током, становится безопасной.
Упрощаем расчетную схему путем разделения емкости С12 на две последовательно включенные емкости значением 2 С12 каждая (рис.б). Окончательная расчетная схема (рис.в) позволяет определить ток разряда емкости С, + 2 С12 через сопротивление Rh при начальном напряжении 11^2 по известной формуле:
lh = U0exP(-t/Rh(Cl + 2C12))/2Rh.
Таким образом, максимальное значение тока lh определяется величиной остаточного напряжения U0 и сопротивления тела человека, а длительность переходного процесса зависит от величины емкостей относительно земли и между полюсами сети.
Обычный результат действия остаточного заряда - вторичные травмы.

Защитные мероприятия
Из формулы для lh следует одно из основных правил техники безопасности: после снятия рабочего напряжения не берись за токоведущие части, предварительно не разрядив емкости.
Для разряда емкостей следует присоединить провод разрядника(щупа) к заземленной конструкции (детали) и затем коснуться щупом токоведущей части.
Изменять указанную последовательность операций нельзя, так как в этом случае ток разряда пройдет через тело человека.

ЗАРЯД СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Схема включения человека в цепь
В этом режиме человек прикасается к металлическому предмету, изолированному от земли, или к конструкции из изоляционного материала, несущим заряд статического электричества. Возможен также режим прикосновения к заземленной металлической конструкции, когда человек находится на полу из изоляционного материала и сам несет заряд статического электричества.
Условия формирования цепи
Заряды статического электричества образуются при перемещении (трении) твердых, жидких или газообразных диэлектриков относительно других проводящих или непроводящих ток материалов.
Возможные последствия действия статического электричества
Возможность формирования зарядов статического электричества существенно увеличилась с массовым применением пластических материалов (трубопроводы, покрытие полов и пр.), обладающих высоким сопротивлением.
Заряды статического электричества генерируют высокие потенциалы. Так, при перекачке топлива, например, при заливке бензина в бак автомобиля, заряд Qст получает латунный наконечник резинового шланга. Потенциал его относительно земли (или бака) будет Uст = Qст/С =1,5 ё 14кВ зависимости от скорости прокачки (здесь С - емкость наконечника относительно земли или бака - величина бесконечно малая). При прикосновении человека к такому заряженному предмету возможны вторичные травмы или ожог искрой.
Тело человека относительно земли имеет емкость около 200 пФ. Если он находится на изолирующем полу (линолеум), то в результате трения одежды о кожу на нем может накопиться заряд с энергией до 0,43 мДж. Отсюда из известного выражения для энергии заряженного конденсатора получаем, что значение потенциала тела относительно земли превышает 500 В; в случае прикосновения к заземленному металлическому предмету (батарея отопления, шкафчик с рабочей одеждой и пр.) человек почувствует удар током (ток разряда собственной емкости).
Такие заряды наибольшую опасность представляют для элементов микросхемотехники при монтаже печатных плат. Обычно во избежание выхода их из строя жало паяльника заземляют либо на руку монтажницы надевают заземленный браслет; наиболее эффективная мера - обязательная замена одежды на хлопчатобумажную, исключающую возможность генерирования электростатического заряда.
Основные виды разрядов статического электричества:
а) разряды между проводящими телами – формируются в результате электризации и накопления заряда на изолированных проводящих телах (человек, металлическая тара для жидкостей и сыпучих материалов, транспортные средства на резиновых шинах, гребные валы на судах и пр.);
б) разряды с заряженного ди-электрика на проводящие конструкции (резиновые либо пластмассовые резервуары; бочки и канистры для хранения и транспортировки нефтепродуктов и сыпучих материалов; диэлектрические трубы, по которым перемещаются эти материалы, и т.п.);
в) коронирование диэлектриков - разряд, обусловленный разностью потенциалов между внутренней и наружной поверхностями конструкции (трубы для транспортировки жидких и сыпучих материалов, пневмотранспортные трубопроводы);
г) разряды в следе скольжения - возникают в процессе электризации твердых поверхностей путем трения.
Защитные мероприятия
Защита обеспечивается путем формирования цепей для снятия зарядов статического электричества (заземление металлоконструкций, снижение омического сопротивления изоляционных материалов путем введения в них проводящих примесей, периодического обливания изоляционных конструкций проводящими жидкостями и т.п.).
Пример: При обезжиривании металлических деталей случай загорания от электрического разряда произошел в условиях, когда, казалось бы, все меры защиты от статического электричества были соблюдены. Ванна с бензином заземлена. Полы в помещении и обувь рабочих обладали электропроводностью, соответствующей нормативным требованиям. Но тем не менее, при погружении металлических деталей в ванну произошло загорание. Причиной его был разряд с одежды, так как шерстяная одежда сочеталась с одеждой из вискозного шелка, что недопустимо.

НАПРЯЖЕНИЕ ШАГА
Схема включения человека в цепь
Действию напряжения шага человек подвергается в зоне растекания тока, то есть на поверхности земли вблизи места замыкания на землю. Условия формирования цепи
В зоне растекания тока, в соответствии с выражением j(х) = k/x, различны потенциалы всех точек на поверхности земли.

Напряжением шага называется разность потенциалов двух точек поверхности земли, на которых находится человек, при этом в расчетах ширина шага принимается равной а = 0,8 м.
Возможные последствия действия напряжения шага
Напряжение шага зависит от двух основных факторов - максимального потенциала в зоне растекания тока j зами удаления человека от места замыкания (х).

В наиболее удаленных точках зоны растекания тока напряжение шага невелико, а ток через тело человека Ih = Uш/Rh протекает по пути «нога-нога». По мере возрастания напряжения Uш при приближении человека к месту замыкания ток возрастает и может в итоге достичь значения порогового неотпускающего тока; в результате судорожной реакции человек падает, при этом размер «шага» увеличивается (расстояние стало «руки-ноги») с соответствующим возрастанием значения Uш, а в путь тока включается область сердца. Так без видимых внешних причин может наступить летальный исход.
Пример: «Сильнее огня» («Правда», 23 августа 1987 г.).
Обстоятельства таковы: комбайн «Колос» коснулся выхлопной трубой провисшего провода ЛЭП и оборвал его. От искр загорелись валки скошенной пшеницы, огонь грозил и комбайну. Николай бросился тушить его. «Он бросился, как солдат в атаку, и упал, как подкошенный пулей». На могильном памятнике надпись: «Николай Васильевич Барсуков. 1953-1987. Погиб в борьбе за хлеб».

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ ВОЗДУШНОГО ПРОМЕЖУТКА
Схема включения человека в цепь
Эта схема поражения током характерна для высоковольтных цепей.
В равномерном электрическом поле (например, между обкладками плоского конденсатора) электрическая прочность воздушного промежутка равна 3-4 кВ/мм в зависимости от влажности воздуха.
То есть электрический пробой воздушного промежутка размером 1 мм происходит при напряжении 3-4 кВ между обкладками конденсатора.
Когда человек той или иной частью тела приближается к высоковольтной токоведущей части, в воздушном зазоре также формируется электрическое поле, но это поле неравномерное, типа игла-плоскость либо игла-линия. Электрическая прочность воздушного промежутка в неравномерном поле существенно ниже, она может уменьшаться до значения 4 кВ/см.
Условия формирования цепи Пусть человек проник в трансформаторную будку 6/0,38 кВ и приблизил палец к токоведущей части, находящейся под потенциалом 6 кВ.
Потенциал тела человека равен потенциалу земли (ноль), поэтому разность потенциалов в воздушном зазоре «палец - токоведущая часть» составляет 6 кВ. При таком напряжении происходит электрический пробой воздушного промежутка и формируется дуговой разряд. При неблагоприятных условиях, когда цепь тока не прерывается, термическую травму завершает биологическое поражение током.
Возможные последствия электрического пробоя воздушного промежутка
При дуговом разряде (ожоге дугой) разрушаются кожные покровы, мышечная и костная ткани.
Защитные мероприятия
Защита людей от опасности рассматриваемого режима достигается путем обеспечения недоступности токоведущих частей оборудования.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Схемы включения человека в электрическую цепь

6.2.3. Схемы включения человека в цепь тока

Схемы включения в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землей (рис.1). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (Uпр).

Двухфазное прикосновение, при прочих равных условиях, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, а ток через человека, оказываясь независимым oт схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:

где - линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

Uф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

Rh - сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а - двухфазное включение: б и в- однофазные включения

Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в результате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

Однофазное прикосновение, при прочих равных условиях, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через человека, ограничивается влиянием многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает значительно чаще и является основной схемой, при которой происходит поражение людей током в сетях любого напряжения. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного прикосновения. При этом рассматриваются обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения Uпр, и тока Ih проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда сопротивления изоляции проводов, так же как и емкости проводов относительно земли не равны между собой, т.е.

r1 ≠ r2 ≠ r3 ≠ rн; С1 ≠ С2 ≠ С3 ≠ Сн ≠ 0,

где r1, r2, r3, rн - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C1, C2, C3, Cн - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

где w - угловая частота, рад/с;

j - мнимая единица, равная ().

Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а - схема сети; б - эквивалентная схема; L1, L2, L3, - фазные проводники; PEN - нулевой (совмещённый) провод.

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

где r0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

При прикосновении человека к одной из фаз, например к фазному проводнику L1, напряжение, под которым он окажется, определится выражением

Ток найдётся по формуле

где - комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

Комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00" на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

где Uф - фазное напряжение источника (модуль), В;

а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

будем иметь равенство

Подставив это значение в (6.1), получим искомое уравнение напряжения прикосновения в комплексной форме, воздействующего на человека, прикоснувшегося к фазному проводнику L1 трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Yh:

При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с проводимостью заземления нейтрали имеет весьма малые значения и с некоторым допущением может быть приравнена к нулю, т.е.

Y1 = Y2 = Y3 = Yн = 0

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

или (в действительной форме)

а ток равен

Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека Rh, не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, и ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh.

Из уравнения (6.5) вытекает еще один вывод: ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали сети.

В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.

Глухое замыкание на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление rзм, а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

Здесь также принимаем, что Y1, Y2 и Yн малы по сравнению с Y0 , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

получим напряжение прикосновения в действительной форме

Для упрощения этого выражения допустим, что

В результате получим окончательно, что напряжение Uпр равно

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а - схема сети; б - векторная диаграмма напряжений.

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю rзм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r0, то из уравнения (6.6) получим, что Unp = Uф, т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления rзм и r0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> Uпр > Uф. (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях rзм и r0 по сравнению с Rh, первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях rзм и r0 будет всегда больше единицы, но меньше, т.е. получим выражение (6.8).

studfiles.net

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях

Прохождение тока через человека, является следствием его прикосновения не менее, чем к двум точкам электрической цепи, между которыми есть некоторая разность потенциалов (напряжение).

Опасность такого прикосновения неоднозначна и зависит от ряда факторов:

схемы включения человека в электрическую цепь;

напряжения сети;

схемы самой сети;

режима нейтрали сети;

степени изоляции токоведущих частей от земли;

ёмкости токоведущих частей относительно земли.

Классификация сетей напряжением до 1000 В

Однофазные сети

Однофазные сети разделятся на двухпроводные и однопроводные.

Двухпроводные

Двухпроводные сети делятся на изолированные от земли и с заземлённым проводом.

Изолированные от земли

С заземлённым проводом

Данные сети широко используются в народном хозяйстве, начиная с питания малым напряжением переносного инструмента и заканчивая питанием мощных однофазных потребителей.

Однопроводные

В случае однопроводной сети, роль второго провода выполняет земля, рельс и т.д.

Однофазная сеть. Однопроводная

Основное применение данные сети получили в электрифицированном транспорте (электровозы, трамваи, метро и т.д.).

Трёхфазные сети

В зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырём схемам.

Нейтральная точка источника тока - точка, напряжения на которой относительно всех фаз одинаковы по абсолютному значению.

Нулевая точка источника тока - заземлённая нейтральная точка.

Проводник,присоединённый к нейтральной точке, называется нейтральным проводником (нейтралью), а к нулевой точке - нулевым проводником.

1. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

2. Трёхпроводная сесть с заземлённой нейтралью

3. Четырёх проводная сеть с изолированной нейтралью

4. Четырёх проводная сеть с заземлённой нейтралью

При напряжении до 1000В в нашей стране используются схемы «1» и «4».

Схемы включения человека в электрическую цепь

Двухфазное прикосновение - между двумя фазами электрической сети. Как правило, наиболее опасное т.к., имеет место быть линейное напряжение. Однако данные случаи довольно редки.

Однофазное прикосновение - между фазой и землёй. При этом предполагается наличие электрической связи между сетью и землёй.

Подробнее о схемах включения человека в цепь см. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.

Однофазные сети

Изолированная от земли

Чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу. Прикосновение человека к проводу с большим электрическим сопротивлением изоляции более опасно.

При замыкании провода на землю, человек прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению линии, независимо от сопротивления изоляции проводов.

С заземлённым проводом

В данном случае, человек оказывается практически под полным напряжением сети.

В нормальных условиях прикосновение к заземлённому проводу практически не опасно.

При коротком замыкании напряжение на заземлённом проводе может достигать опасных значений.

Трёхфазные сети

С изолированной нейтралью

Опасность прикосновения определяется полным электрическим сопротивлением проводов относительно земли, с увеличением сопротивления, опасность прикосновения уменьшается.

Напряжение прикосновения практически равно линейному напряжению сети. Наиболее опасный случай.

С заземлённой нейтралью

Человек в данном случае оказывается практически под фазным напряжением сети.

Величина напряжения прикосновения лежит между линейным и фазным напряжением, зависит от соотношения между сопротивлением замыкания на землю и сопротивлением заземления.

Меры обеспечения электробезопасности

Исключение контакта человека с токоведущими частями. Релаизуется посредством расположения токоведущих частей в недосягаемых местах (на высоте, в кабельных каналах, коробах, трубах и т.д.)

Использование малых напряжений (12, 24, 36 В). Например, для питания ручного инструмента в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током.

Применение средств индивидуальной защиты. Перед применением СИЗ необходимо обязательно убедиться в их исправности, целостности, а также проверить сроки предыдущей и последующей поверки инструмента.

Основные защитные средства обеспечивают непосредственную защиту от поражения электрическим током. Дополнительные защитные средства не могут самостоятельно обеспечить безопасность, но могут помочь при использовании основных средств.

• Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с землёй или её эквивалентом (популярно о заземлении на geektimes.ru).

В сетях до 1000 В защитное заземление применяется в сетях с изолированной нейтралью.Принцип действия заключается в уменьшении до безопасного значения напряжения прикосновения.

Когда заземление невозможно, в целях защиты выравнивают потенциал основания на котором стоит человек и оборудования, путём повышения. Например, соединение ремонтной корзины с фазным проводником ЛЭП.

Заземлители делятся на: a. Искусственные, предназначенные для целей заземления непосредственно. b. Естественные, находящиеся в земле металлические предметы иного назначения, котор

jurik-phys.net

Схемы включения человека в цепь электрического

В процессе эксплуатации электроустановок не исключена возможность прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В большинстве случаев опасно прикосновение к токоведущим час плетень случается, когда человек стоит на земле, а обувь. П имеет некоторую электропроводностьь.

В условиях туристского комплекса. Наиболее типичные две схемы включения тела человека в электрической цепи:. Между двумя проводами 1 между проводом и землей. В трехфазных сетях переменного тока первая схема н называется - двухфазным включением, а вторая - однофазным. В гостиничном хозяйстве, кроме трехфазных сетей переменного тока, широко применяются однофазные для питания различных бытовых приборе в (пылесосов, холодильников, утюговк).

Схема включения человека в однофазную двухпроводную сеть, изолированную от земли, приведена на рис 41

Рис 41. Прикосновение человека к проводу однофазной двухпроводной сети при режиме ее работы: а - нормальному б - аварийном,. А, N - обозначение проводов

Подобные сети получаемых с помощью разделительных трансформаторов. При нормальном режиме работы и качественной изоляции проводов касание одного из них уменьшает опасность поражения электрическим током

При аварийном режиме (рис41, б), когда один из проводов замкнут на землю, изоляция оказывается шунтированы сопротивлением замыкания провода на землю, которое как всегда настолько мала, что может быть принято равным нулю. Для создания однофазных двухпроводных сетей заземленным проводом применяют однофазные трансформаторы, а для получения напряжения 220. Внутрьохфазний сети присоединяются к фазному и нулевой го проводов. В обоих случаях возникает электрическая цепь, одним из участков которого является тело человека. Путь тока через тело человека в первом случае может быть"рука - нога", а во втором -"рука - рука"Возможн е и другие случаи включения человека в электрическую цепь, например, касание токоведущих частей лицом, головой, шеей или включения на пути тока"нога - нога нога".

Трехфазные четырехпроводные сети с заземленной нейтралью. При двухфазном (двухполюсный) прикосновения человек оказывается под полным рабочим напряжением установки. При однополюсном прикосновения, который бывает чаще ток зависит не только от напряжения установки и сопротивления тела человека, но и от режима нейтрали, состояния изоляции сети, пола, обувь человекни.

Рассмотрим особенности различных электрических сетей. В туристском комплексе распространены четыре проводные сети с наглухо заземленной нейтралью напряжением до 1000. В, например 380/220. В. Источником питания служит во трехфазный понижающий трансформатор, вторичные обмотки которого соединены"звездой"Наглухо заземлена нейтраль вторичной обмотки понижающего трансформатора (например, 1000/400. В) обусловливает режим, при я кому напряжение какой-либо фазы вторичной сети относительно земли не превышает фазного напряжения, т.е. для трансформатора с напряжением 400. В оно будет не более 230. В (у потребителя 220. В). Кроме того, у случае нарушения изоляции между первичной и вторичной обмотками при рабочем заземлении нейтрали высокая напряжение, переходит к вторичной сети по отношению к земле, значительно снижается благодаря н евеликому сопротивления заземления нейтрали (2,4,8. Ом и более для напряжения 660, 380 и 220. В трехфазной сети (Госстандарт 121030-81)0-81)).

Упрощенная схема, объясняющая однополюсный прикосновение человека к четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора или генератора), представлена??на рис 42

Рис 42. Однофазное включение человека в сеть с наглухо заземленной нейтралью источников питания (трансформатора)

Через малое сопротивление растекания тока рабочего заземления нейтрали по сравнению с сопротивлением тела человека оно равно нулю. Прикосновение человека, стоящего на земле (или на заземленной конструкции, полу), обусловливает замкнутую электрическую цепь: обмотка источника питания - провод линии - тело человека - земля - ??провод - рабочее заземление - обмотка источники. На участке цепи"тело человека"на него действует фазное напряжение сети 220. В. Если при этом обувь человека электропроводящее, то пол или конструкция, на которой она стоит, также будут электропроводными, и практически вся и напряжение будет приложено к человеку по пути в"рука - ноги"Если в неблагоприятных условиях сопротивление тела человека будет 1000. Ом, то через нее пройдет ток, равный 220 мА, что смертельно опасно для нее. Если же сопротивление обуви и пола в сумме окажутся пор ивняннимы с сопротивлением тела человека, то ток через него будет меньше. Например, при большом сопротивлении участка"обувь - пол"(10 000. Ом) ток через человека будет 20 мА есть значительно менее опасным, но в икликае боль, судороги, а в некоторых случаях невозможность потерпевшего самостоятельно освободиться от действия тока. Это доказывает, что однофазный прикосновение человека к сети наглухо заземленной нейтралью всегда небе зпечныезпечний.

На практике эксплуатации электроустановок возможны случаи замыкания на землю токоведущих частей, например через корпус электроприемника или металлическую конструкцию электропроводки. Если такое замыкание я окажется глухим, то есть малое переходное сопротивление, то установка через однофазное короткое замыкание отключается максимальным ручьевая защитой (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается а втоматичний выключатель). После этого нормальный режим работы другой электросети восстанавливаетсяся.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока при аварийном режиме работы производственных и бытовых электроустановок в туркомплексах напряжением до 1000. В и частотой 50. Гц не должны превышать значе ень, приведенных в табл 41 (Госстандарт 121038-82-82).

таблицы 41

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока

	Нормированная величина		Продолжительность действия тока, с	Нормированная величина

Трехфазные сети с изолированной от земли нейтралью

Размещение электрической энергии на вторую ступень электроснабжения производственных предприятий, города и селения осуществляется с помощью кабельных (в городах), или воздушных (в поселках) линий при номинальные й напряжении электроприемников (понижающих трансформаторов предприятий, жилых массивов) при 6 10 или 35 кВ. Эти электрические сети делают с изолированными от земли нейтралями I фазами источников питания (трансформаторов районных подстанций энергосистемы) или нейтралями, заземленными через значительные индуктивные сопротивления, включаются для уменьшения емкости составляющих тока однофазного замыкания на землюлю.

При однофазном замыкании на землю в сети с изолированной от земли нейтралью в месте замыкания на землю протекать ток, который вызван рабочим напряжением установки и проводимостью фаз относительно земли

сетях с изолированной нейтралью достаточно эффективны при сравнительно небольшой их протяженности. В этом случае емкость проводов относительно земли мы можем принять равной нулю, а сопротивление проводов достаточно большим

На рис 43 показано включение человека в трехфазных сетях с изолированной нейтралью

Рис 43. Прикосновение человека к проводу трехфазной 3-проводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы:. А. В,. С - обозначение проводов

В сетях с изолированной нейтралью при нормальной работе опасность поражения электрическим током человека, прикоснулась к одной из фаз зависит от сопротивления проводника относительно земли, т.е. с увеличением нием сопротивления опасность уменьшаетсяя.

Защитное заземление - один из защитных мер против поражения человека электрическим током при прикосновении к металлических не токоведущих частей с поврежденной изоляцией (например, замыкание на корпус). Цель такого заземления заключается в преднамеренном электрическом соединении с землей или. ТИ эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с помощью заземленных устройств ел (совокупность заземлителя и заземляющих проводников). Как заземлитель служит один или несколько металлических электродов (например, стальных стержней, труб), которые находятся в земле, обеспечивая достаточно малое переходное сопротивление. Сопротивление заземленного устройства называют суммарным сопротивлением, состоящий из сопротивления растекания тока заземлителя и сопротивления заземленного проводникаків.

Рассмотрим действие защитного заземления. Если корпус электродвигателя (аппарата оболочки кабеля) не имеет надежного соединения с землей и в результате повреждения изоляции имеет контакт с токопроводящей частью ю, то произойдет однофазное включение человека в цепь току.

В сети при замыкании на корпус возникает однофазное замыкание на землю

Вследствие относительно небольшого тока, который протекает на землю, установления защитой не отключится и в дальнейшем работать в аварийном режиме. Но через корпус машины или аппарата с поврежденной изоляцией ю протекать ток, и между корпусом 1 землей появится напряжение относительно земли (рис 44.4).

Рис 44. Замыкание на корпус электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью

Человек, окажется под напряжением прикосновения, может быть значительным и зависит от того, где находятся ноги человека, а также от электрической проводимости (сопротивления) обувь. Как всегда напряжение прикосновения меньше н напряжения относительно землиі.

Таким образом, размер величины напряжения заземленного корпуса относительно земли, а следовательно, и напряжение прикосновения зависят от сопротивления земли, и напряжение прикосновения зависит от сопротивления заземленного устройства. Для того чтобы напряжений га соприкосновения была по возможности малой, нужно иметь малое сопротивление заземленного устройства электроустановки не заземляют при напряжении 42. В и ниже переменного тока 1110 в и ниже постоянного тока во всех помещений еннях и условиях работы без повышенной опасностики.

Части электрооборудования, подлежащие заземлению. Заземлению подлежат: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов; приводы электрических аппаратов и вторичные обмотки сварочных трансф орматорив; каркасы распределенных щитов, щиты управления, осветительных и силовых шкафов; металлических конструкций распределенных устройств кабельных линий. Заземлению не подлежат: арматура подвесных и опорных х изоляторов; кронштейны и осветительная арматура при установке их на деревянных опорах и конструкциях; электрооборудования, которое установлено на металлических заземленных конструкциях, если в местах контакт в связи с ними металлических не токоведущих частей электрооборудования обеспечен надежный электрический контакт. Не подлежат заземлению также корпуса электроизмерительных приборов и реле, установленных на щитах, в шкафах 1. Стенка камер распределительных устройств; корпуса электроприемников с двойной или усиленной изоляцией, например, электродрели, стиральных машин, електробрититв.

заиления в электроустановках и сетях напряжением до 1000. В называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих элементов установки, нормально изолированных от токоведущих частей, не находящихся под напряжением (корпуса электрооборудования, кабельных конструкций), с нулевой защитный проводник.

Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000. В является проводник, соединяющий занулены части (корпуса электрооборудования) с наглухо заземленной нейтралью точкой обмотки источника тока уму (генератора или трансформатора) или ее эквивалентом (ГОСТ 121030-811. Госстандарт 121009-76-76).

В электроустановках с наглухо заземленным нулевым проводом при замыкании на занулены металлические конструкционные неструмо-проводники должно быть обеспечено автоматическое отключение оборудования с повреждений. Дженни изоляцией, поскольку при этом возникает однофазного короткого замыкания.

Нулевые защитные провода заземляют непосредственно в источниках питания, т.е. на подстанциях или электростанциях. Кроме основного рабочего заземления нейтрали, следует выполнять повторные заземления нулевого провода в сети, снижает сопротивление заземления нейтрали и служит резервным заземлением при обрыве нулевого заземления провода (рис 45.5).

Рис 45. Принципиальная схема защитного заиления: 1 - электроустановка, 2 - максимальный струйный защиту

Повторные заземления на воздушных линиях делают через каждые 250 м их длины, на их концах, у разветвлений и ответвлений от магистралей высоковольтных линий при длине ответвлений 200 м 1 больше, а также в вводов воздушных магистралей в. Будина.

При электроснабжении по кабельным линиям напряжением 380/220. В повторное заземление нулевого провода выполняется в введении в помещения, в которых предусматривается устройство зануление электроприборов в числе ини этих помещений должна быть магистраль повторного заземления нулевого провода, к которой присоединяется надлежащие занулению объекти.

Для повторного заземления нулевого провода следует по возможности использовать естественные заземлители, за исключением сетей постоянного тока, где повторные заземления должны быть с использованием только ис ческих заземлителей. Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений не должно быть более 10. Вм.

Учитывая, что по нулевому проводу даже при неравномерной нагрузке проходит ток, значительно меньше, чем в фазных проводах, сечение нулевого рабочего провода для четырех ведущих магистралей выбирается равным примерно. Половине сечению фазных проводов. В однофазных ответвлениях от магистралей фаза - ноль пересечения нулевого провода должно быть таким же, как и фазного, так как по нему прох одить ток, равный тока фазного проводу.

Сопротивление зануленных проводов должен быть настолько малым, чтобы при замыкании фазы на корпус ток однофазного короткого замыкания был достаточен для мгновенного срабатывания максимальной токовой защиты согласно но. ПУЭ тока цепи фаза - нуль при замыкании на корпус должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток соответствующего плавкого предохранителька.

При защите электроустановки автоматическим выключателем зануляющих провод выбирают с таким расчетом, чтобы в петли фаза - ноль обеспечить ток короткого замыкания, который не превышает вставку тока спр рацьовування выключателя в 1,4 раз.

Вдвоем ведущих ответвлениях фаза - ноль, питающих однофазные электроприемники, защитный аппарат (предохранитель, однополюсные выключатели) устанавливают только на фазном проводе, если в этом видгал щелочении есть части, которые подлежат занулению. С целью электробезопасности при монтаже ламповых патронов фазный провод присоединяется к центральному контакту патрона (пятки), а нулевой - до резьбовой части патрона. Это предостережет от несчастного случая при случайном касании цоколя лампы (например, при. П замены) без отключения от сети. При занулении к освещенной арматуры следует присоединить отдельному мы ответвления от нулевого провода, а не пользоваться с этой целью токопроводящим нулевого проводадом.

uchebnikirus.com

Презентация на тему: ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Земля 01 - в общем случае эквипотенциальный проводник.

UАЗ UВЗ UСЗ - напряжения фаз относительно земли.

а – фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз

Электрические параметры, характеризующие связь сети с землей:

сопротивление изоляции,

емкость относительно земли,

заземления.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

Rи - показатель способности изоляционных конструкций пропускать электрический ток под действием приложенного к этим конструкциям постоянного напряжения

ЕМКОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ

Возможные схемы включения человека в электрическую цепь

1.Двухполюсное прикосновение.

2.Однополюсное прикосновение.

3.Остаточный заряд.

5.Электрический пробой воздушного зазора.

6.Наведенный заряд.

7.Заряд статического электричества.

studfiles.net

Схема - включение - человек

Схема - включение - человек

Cтраница 1

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными.  

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две из них: между двумя проводами и между проводом и землей. Применительно к наиболее распространенным трехфазным сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую - однофазным.  

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две из них: между двумя проводами и между проводом и землей.  

На рис. 4.13 показана схема включения человека в однофазную сеть с изолированной нейтралью.  

Напряжение прикосновения зависит от напряже-ния сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в электрическую цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли.  

Однофазное (однополюсное) прикосновение возникает значительно чаще, чем двухфазное, поэтому этой схеме включения человека в электрическую сеть уделено основное внимание.  

В условиях технологических цехов напряжение прикосновения зависит от напряжения сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в электрическую цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли.  

В условиях технологических цехов напряжение прикосновения зависит от напряжения сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли. В сопротивление электрической цепи человека входят сопротивление тела человека, сопротивление обуви, пола или грунта, на котором он стоит. При любом однофазном включении человека в цепь он касается пола или грунта, поэтому сопротивление опорной поверхности существенно влияет на значение тока, проходящего через человека. Вместе с тем в процессе эксплуатации оборудования нельзя полностью рассчитывать на защитные свойства опорных поверхностей, которые в случае повреждений могут потерять электрическое сопротивление, весьма высокое в нормальном состоянии.  

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть двухполюсными и однополюсными.  

Электроустановки производят, преобразуют, распределяют и потребляют электроэнергию. При их эксплуатации человек может оказаться в сфере действия электромагнитного поля или в непосредственном соприкосновении с токоведущи-ми частями, в результате чего по его телу будет протекать электрический ток. Это может привести к поражению человека. Опасность поражения зависит от величины тока, длительности воздействия, рода тока (постоянный или переменный), частоты, пути тока (схемы включения человека в электрическую цепь), окружающей среды и ряда других факторов.  

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях. Электробезопасность

Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.

Опасность такого прикосновения, оцениваемая величиной тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от величины емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Схемы включения человека в цепь могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя проводами и между одним проводом и землей (рис. 68). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую - однофазным.

Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, и поэтому через человека пойдет больший ток:

где Ih - ток, проходящий через тело человека, А; UЛ = √3 Uф - линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети, В; Uф - фазное напряжение, т. е. напряжение между началом и концом одной обмотки (или между фазным и нулевым проводами), В.

Рис. 68. Случаи включения человека в цепь тока: а - двухфазное включение; б, в - однофазные включения

Нетрудно представить, что двухфазное включение является одинаково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями.

При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли, т. е. если он имеет на ногах резиновые галоши или боты либо стоит на изолирующем (деревянном) полу, или на диэлектрическом коврике.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное включение, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно меньше оказывается ток, проходящий через человека.

Кроме того, на величину этого тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы (рис. 69, а) определяется следующим выражением в комплексной форме (А):

где Z - комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли (Ом):

здесь r и С - соответственно сопротивление изоляции провода (Ом) и емкость провода (Ф) относительно земли (приняты для упрощения одинаковыми для всех проводов сети).

Рис. 69. Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью: а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

Ток в действительной форме равен (А):

, (35)

Если емкость проводов относительно земли мала, т. е. С = 0, что обычно имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности, то уравнение (35) примет вид

, (36)

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т. е. r ≈ ∞, что обычно имеет место в кабельных сетях, то согласно выражению (35) ток через человека (А) будет:

, (37)

где хс = 1/wC - емкостное сопротивление, Ом.

Из выражения (36) следует, что в сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводами и землей, опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние в целях своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

Однако в сетях с большой емкостью относительно земли роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается, что видно из уравнений (35) и (37).

При аварийном режиме работы сети, т. е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление гзм ток через человека, прикоснувшегося к здоровой фазе (рис. 69, б), будет (А):

, (38) а напряжение прикосновения (В): , (39)

Если принять, что rзм = 0 или по крайней мере считать, что гзм < Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)

, (40)

т. е. человек окажется под линейным напряжением.

В действительных условиях гзм > 0, поэтому напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети. Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме

работы [см. уравнения (36) и (39), имея в виду, что r/3>rзм].

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому при определении тока через человека, касающегося фазы сети, ими можно пренебречь.

При нормальном режиме работы сети ток через человека будет (рис. 70, а):

, (41)

где г0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Рис. 70. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью: а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

В обычных сетях r0 < 10 Ом, сопротивление тела человека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (41) можно пренебречь значением г0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью [ср. уравнения (36) и (41)], но менее опасно прикосновения к неповрежденной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период [ср. уравнения (38) и (41)], так как rзм может в ряде случаев мало отличаться от г0.

Полезная информация:

ohrana-bgd.narod.ru

Конспект лекції

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. каф. ОП ХНУРЕ

проф. Дзюндзюк Б. В.

«____» ________2014 г.

з дисципліни «Основи охорони праці»

Тема 2.2: «Умови ураження людини електричним струмом»

Лектор - ст. викл каф. ОП

Мамонтов О. В.

2.2.1 Схемы включения человека в цепь электрического тока

Согласно ПУЭ риск поражения электротоком возможен при прямом и косвенном прикосновении человека или животных к частям электроустановок, находящимся под напряжением.

Прямым прикосновением называется электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением, либо приближение к ним на опасное расстояние.

Косвенным прикосновениемназывается электрический контакт людей или животных с открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции.

Если человек касается одновременно двух точек, между которыми существует электрическое напряжение, и при этом образуется замкнутая цепь, через его тело проходит ток. Значение этого тока зависит от схемы прикосновения, т. е. того, каких частей электроустановки касается человек, а также параметров электрической сети. Не касаясь параметров сети, рассмотрим схемы включения человека.

Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям

На рис. 1 а и 1 б показано прямое прикосновение к двум полюсам однофазной сети. При этом ток через тело человека равен

Рабочее (фазное) напряжение сети, В;- сопротивление тела человека, Ом.

В трехфазной (см. рис 1.б) сети ток через тело человека определяется линейным напряжением

Рисунок 1 - Двухфазное (двухполюсное) прямое прикосновение в однофазной сети (а) и в трехфазной сети (б)

2) Однофазное (однополюсное) прикосновение к токоведущим частям

Если человек, стоя на земле, касается одного из полюсов или одной из фаз, ток замыкается через него на землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (см. рис. 2 а) или заземление нейтрали (см. рис 2 б).

В сети с изолированной нейтралью (рис. 2 а) величина тока зависит от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (будет рассмотрено ниже). В сети с заземленной нейтралью (рис. 2 б) величина тока равна

где - сопротивления заземления нейтрали.

Рисунок 2 - Однофазное (однополюсное) прямое прикосновение в трехфазной сети с изолированной нейтралью (а) и в трехфазной сети с заземленной нейтралью (б)

Короткий путь http://bibt.ru

9.2. Схемы возможного включения человека в цепь электрического тока.

В процессе эксплуатации электроустановок не исключена возможность случайного прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Прикосновение будет наиболее опасным, если человек стоит на земле или проводящем основании (пол, площадка) и обувь его обладает некоторой электропроводностью.

Прикосновение человека к токоведущим частям может быть однофазным (однополюсным в цепях постоянного тока) или двухфазным (двухполюсным). В обоих случаях образуется электрическая цепь, одним из участков которой окажется тело человека. Путь тока через человека в первом случае может быть «рука - ноги». Во втором случае - «рука - рука». Возможны и другие схемы включения человека в электрическую цепь, например при касании токоведущих частей лицом, шеей, спиной и др. или включение «нога - нога».

При двухфазном (двухполюсном) включении человек оказывается под полным рабочим напряжением электроустановки и ток, проходящий через него, будет равен

I чел = U л /R чел, (9.1)

где U л - линейное напряжение; R чел - сопротивление тела человека.

При однополюсном (однофазном) прикосновении, которое встречается чаще, ток, протекающий через человека, будет зависеть не только от напряжения электроустановки и сопротивления тела человека, но и от других факторов: режима нейтрали источника питания, состояния изоляции сети, состояния (электропроводности) пола, обуви человека, влажности воздуха и др.

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения - линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку - трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период - сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ - заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука-рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

• U л - линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;
• R чел - сопротивление тела человека.

В сети с линейным напряжением U л = 380 В при сопротивлении тела человека R чел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

• U ф - фазное напряжение сети, В;
• R чел - сопротивление тела человека, Ом;
• R об - сопротивление обуви человека, Ом;
• R п - сопротивление пола (основания), на котором человек стоит, Ом;
• R o - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь - сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании - металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда R об = 0 и R п = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали R o обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением U ф = 220 В при R чел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

• 45 000 - сопротивление обуви человека, Ом;
• 100 000 - сопротивление пола, Ом.

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви R об и пола или основания R п, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека R чел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где R из - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при R об = 0 и R п = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением U ф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы R из = 90 000 Ом при R чел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Какая сеть является более безопасной - с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая - на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м - 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Такие точки поверхности почвы считаются находящимися вне зоны растекания тока и называются «землей».

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.

Анализ условий электробезопасности

Анализ условий электробезопасности заключается в определении величины тока через тело человека (I h) для конкретного случая.

Сравнивая полученные расчетным путем величины тока через тело человека с величиной условно безопасного тока (10мА) делают вывод об опасности данного случая. Если величина тока через тело человека превышает величину условно-безопасного тока - случай считают опасным. Если нет - не опасным. Так как человек в большинстве случаев пользуется сетью до 1000В, а эти сети, как правило, имеют небольшую протяженность, емкостью фазных проводов относительно земли можно пренебречь, считая, что сопротивление изоляции проводов (R из) относительно земли чисто активным.

Определить величину тока через тело человека можно так:

I h = U пр / R h

Сложность расчета заключается в нахождении напряжения прикосновения (U пр). Для нахождения этой величины прибегают к такому приему: определяют путь тока через тело человека, из которого и находят источник напряжения и сопротивления, через которые протекает ток.

Наиболее характерным бывают две схемы включения: между двумя проводами и между одним проводом и землей.

Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую однофазным.

9.1.1. Двухфазное включение

Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное, и поэтому через тело человека пойдет большой ток (рисунок. 9.1.).

Рисунок 9.1. Двухфазное включение человека в сеть.

где, I h – ток через тело человека

U пр - напряжение прикосновения

Для сети 380/220

Ток опасный для жизни человека

9.1.2. Однофазное включение.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, т.к. напряжение под которым оказывается человек не превышает фазного. Кроме того, на значение тока через тело человека влияет также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление обуви человека и другие факторы.

9.1.2.1. Однофазная сеть.

Рисунок 9.3. Схема включения

Рисунок 9.4. Схема замещения

Ток через тело человека можно найти как:

Из выражения можно сделать выводы:

1. Чем больше сопротивление изоляции относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу

2. Прикосновение человека к проводу с большим сопротивлением изоляции более опасно, т.к. напряжение прикосновение будет больше.

9.1 1.2. Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью:

Рассмотрим два режима сети:

а) Нормальный режим работы (сопротивление изоляции имеют большое (нормированное) значение.

Рисунок 9.5. Однофазное включение в 3 х фазную сеть

с изолированной нейтралью

При равенстве сопротивлений изоляцииR из1 =R из2 =R из3 , величина тока через тело человека определяется выражением

В таких сетях опасность для человека, прикоснувшегося к проводу, при нормальном состоянии сети, зависит от сопротивления изоляции. Чем оно больше, тем меньше опасность. Поэтому, очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

Согласно ПЭУ сопротивление изоляции проводов относительно земли в установках до 1000В не должно быть менее 500к.

б) При аварийном режиме - замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление замыкания - R зм.(рисунок 9.6.)

Рисунок 9.6 Аварийный режим в сети

Обычно R зм лежит в пределах от 50 до 200Ом.

Ток через тело человека, как и в нормальном режиме будет протекать и через сопротивления изоляции проводов относительно земли, но его величина будет значительно меньше, чем ток, протекающий через малое сопротивление замыкания. Поэтому величиной тока, протекающего через сопротивление изоляции, можно пренебречь и считать, что ток протекает только через сопротивление замыкания и тело человека.

Это очень опасно.

9.1.2.3. Трехфазная трехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью:

Глухозаземленной называется нейтраль трансформатора или генератора присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформатор тока).

а) Нормальный режим работы

Рисунок 9.7.

Сопротивление заземления нейтрали R о нормируется в зависимости от максимального напряжения сети.

При U л =660В, R о =2Ом, при U л =380В, R о =4Ом, при U л =220В, R о =8Ом

Током, протекающим через тело человека и сопротивлением изоляции проводов можно пренебречь, по сравнению с током, протекающим через тело человека и малое сопротивление заземления нейтрали. Величина этого тока определяется из выражения:

Из выражения видно, что в сети с глухозаземленной нейтралью в период нормальной работы сети прикосновение к одному из проводов более опасно, чем прикосновение к проводу нормально работающей сети с изолированной нетралью.

б) При аварийном режиме работы - когда одна из фаз сети замкнута на землю через малое сопротивление R зм (рисунок 9.8.).

Рисунок 9.8.

Если провести анализ этого случая, то можно сделать следующие выводы:

2. Если принять R о равным 0, то человек окажется под фазным напряжением.

В реальных условиях R зм и R о всегда больше нуля, следовательно, человек, касаясь провода в аварийном режиме сети, попадает под напряжение меньше линейного, но больше фазного.