Schematy podłączenia osoby do obwodu prądowego mogą być różne:
· Między dwoma przewodami;
· Między przewodem a ziemią;
Między dwoma przewodami a ziemią w tym samym czasie itp.
Jednak najbardziej typowe są dwa pierwsze schematy. W przypadku trójfazowych sieci prądu przemiennego pierwszy obwód nazywa się zwykle połączeniem dwufazowym, a drugi jednofazowym.
Przełączanie dwufazowe, tj. dotknięcie osoby jednocześnie do dwóch faz (ryc. 11.3.) z reguły jest bardziej niebezpieczne niż jednofazowe, ponieważ największe napięcie w tej sieci jest przyłożone do ludzkiego ciała - liniowe, a zatem przez osobę przepłynie większy prąd, którego siłę określa wzór:
gdzie I h jest siłą prądu przepływającego przez ludzkie ciało, A; U l \u003d 1,73 U f - napięcie sieciowe, tj. napięcie między przewodami fazowymi sieci, w; U f - napięcie fazowe, V; R h - opór ludzkiego ciała, Ohm.
Postać: 11.3 Schemat połączeń dwufazowych
osoba w obwodzie prądowym w sieci trójfazowej
Łatwo zauważyć, że przy połączeniu dwufazowym prąd przepływający przez osobę praktycznie nie zależy od trybu neutralnego sieci, dlatego połączenie dwufazowe jest równie niebezpieczne w sieci z izolowanymi i uziemionymi punktami zerowymi.
Przełączanie jednofazowe występuje znacznie częściej, ale jest mniej niebezpieczne niż dwufazowe, ponieważ napięcie, pod którym znajduje się osoba, nie przekracza napięcia fazowego, tj. mniej liniowy o 1,73 razy. Ponadto na wartość tego prądu wpływa również tryb neutralny źródła prądu, opór podłogi, na której stoi osoba, opór jego butów i kilka innych czynników.
W sieci z uziemionym punktem neutralnym (Rysunek 11.4), w szeregu z oporem ciała ludzkiego (R h), uwzględniono opór buta (R około), opór podłogi (R n) i rezystancję przewodu neutralnego źródła prądu (R około).
Postać: 11.4 Schemat jednofazowego podłączenia człowieka do obwodu prądowego w trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem zerowym
Biorąc pod uwagę te opory, obecna siła (I h) przechodząca przez osobę zostanie oddzielona wzorem:
Ja h \u003d 
,
gdzie R h jest oporem ludzkiego ciała, Ohm; R około - opór buta, Ohm; R n - rezystancja podłogi, Ohm; R około - neutralna rezystancja uziemienia, Ohm.
Online z izolowany neutralny (Figa.
11.5.), Prąd przepływający przez osobę powraca do źródła prądu przez izolację przewodów, która ma duży opór. Wartość prądu przepływającego przez osobę określa w tym przypadku wzór:
Ja h \u003d 
,
gdzie R jest rezystancją izolacji jednej fazy sieci względem ziemi, Ohm.
W sieci z izolowanym punktem zerowym warunki bezpieczeństwa są bezpośrednio zależne nie tylko od rezystancji podłogi i butów, ale także od rezystancji izolacji przewodów do ziemi: im lepsza izolacja, tym mniej prądu przepływa przez osobę.
Postać: 11.5 Schemat jednofazowego podłączenia osoby do obwodu prądowego w sieci trójfazowej z izolowanym punktem zerowym
Tak więc, przy wszystkich innych rzeczach równych, jednofazowe połączenie ludzkie w sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż w sieci z uziemionym punktem neutralnym. Wniosek ten obowiązuje dla dnia normalnych (bezawaryjnych) warunków sieciowych. W przypadku awarii, gdy jedna z faz zostanie zwarta do masy, sieć z izolowanym przewodem neutralnym może okazać się bardziej niebezpieczna, gdyż rezystancja izolacji spada ze względu na starzenie się izolacji, zawilgocenie i inne niekorzystne warunki. W rezultacie napięcie między dowolną nieuszkodzoną fazą a ziemią może rosnąć z fazy na linię, podczas gdy w sieci z uziemionym punktem zerowym napięcie nieuszkodzonych faz względem ziemi praktycznie nie rośnie, tj. pozostaje w fazie.
W ten sposób zapewnione jest bezpieczeństwo ludzi wysoka jakość izolacja, która jest kontrolowana podczas testów prewencyjnych. Okresowe monitorowanie izolacji ma na celu określenie rezystancji izolacji każdej fazy względem ziemi i między fazami w każdej sekcji, między dwoma szeregowo zainstalowanymi bezpiecznikami, aparatem lub za ostatnim bezpiecznikiem.
Izolację elektryczną przewodów zasilających lub oświetleniowych uważa się za wystarczającą, jeśli jej rezystancja między przewodem każdej fazy a uziemieniem lub między różnymi fazami w obszarze ograniczonym przez bezpieczniki połączone szeregowo wynosi co najmniej 0,5 megaoma (zgodnie z przepisami dotyczącymi instalacji elektrycznych).
Wyciek stały prąd przepływający przez organizm ludzki powoduje bolesne odczucie w miejscu dotyku oraz w stawach kończyn. Zwykle ekspozycja prąd stały na ludzkie ciało oparzenia lub bolesny szok, co w ciężkich przypadkach może prowadzić do zatrzymania oddechu lub krążenia.
W przypadku, gdy osoba dotyka sieci prądu przemiennego jednofazowego lub dwufazowego w dowolnym trybie sieci względem ziemi (odizolowane od ziemi, z uziemionym biegunem, z uziemionym punktem środkowym), ponieważ w tym przypadku prąd przepływający przez osobę jest określany tylko przez opór elektryczny jego ciała.
Stopień zagrożenia i wynik porażenia prądem elektrycznym zależą od: obwód elektryczny; w sieci elektrycznej:
trójfazowy czteroprzewodowy z uziemionym punktem zerowym;
trójfazowy z izolowanym przewodem neutralnym.
Porażenie prądem elektrycznym osoby może być spowodowane jednobiegunowym (jednofazowym) lub dwubiegunowym (dwufazowym) dotknięciem części instalacji pod napięciem.
Połączenie jednofazowe jest mniej niebezpieczne niż dwufazowe, ale występuje znacznie częściej i jest główną przyczyną urazów elektrycznych. Na wynik porażki w tym przypadku decydujący wpływ ma tryb neutralny sieci energetycznej.
Gdy jedna z faz sieci z izolowanym przewodem neutralnym jest połączona szeregowo z oporem człowieka, rezystancja izolacji i pojemność względem masy pozostałych dwóch nienaruszonych faz są włączane szeregowo.
Schemat dotyku osoby do jednej fazy sieci z uziemionym punktem neutralnym
Wraz ze wzrostem rezystancji izolacji zmniejsza się ryzyko porażenia prądem.
W trybie awaryjnym pracy tej samej sieci, gdy wystąpi zwarcie między fazą a ziemią, napięcie w punkcie neutralnym może osiągnąć napięcie fazowe, napięcie faz nieuszkodzonych względem ziemi staje się równe napięciu sieci. W tym przypadku, jeśli człowiek dotknie jednej fazy, będzie pod napięciem liniowym, prąd przepłynie przez niego wzdłuż ścieżki „ręka - stopa”. W tej sytuacji rezystancja izolacji przewodów nie odgrywa żadnej roli w wyniku porażki. Takie porażenie prądem jest najczęściej śmiertelne.
Przykłady wskazują, że przy wszystkich innych rzeczach równych jednofazowe podłączenie osoby do sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż do sieci z uziemionym punktem neutralnym.
Najbardziej niebezpieczne jest dwufazowe podłączenie osoby do sieci elektrycznej, ponieważ znajduje się on pod napięciem sieciowym sieci, niezależnie od trybu neutralnego i warunków pracy sieci.
7.9. Czas ekspozycji na prąd.
Czas trwania ekspozycji na prąd jest często czynnikiem decydującym o ostatecznym wyniku uszkodzenia. Im dłuższa ekspozycja prąd elektryczny na ludzkim ciele, tym poważniejsze są konsekwencje porażki. Po 30 s opór ciała ludzkiego na przepływ prądu spada o około 25%, a po 90 s - o 70%.
Ustalono, że porażenie prądem elektrycznym jest możliwe tylko wtedy, gdy serce jest w spoczynku, gdy nie ma ucisku (skurcz) lub rozluźnienia (rozkurcz) komór serca i przedsionków. Dlatego w krótkim czasie działanie prądu może nie pokrywać się z fazą całkowitego odprężenia, jednak wszystko, co zwiększa tempo pracy serca, przyczynia się do wzrostu prawdopodobieństwa zatrzymania krążenia z porażeniem prądem o dowolnym czasie trwania. Przyczyny te obejmują: zmęczenie, podniecenie, głód, pragnienie, strach, alkohol, narkotyki, niektóre leki, palenie, choroby itp.
Ponieważ rezystancja obwodu elektrycznego Rwielkość prądu elektrycznego przepływającego przez osobę zależy w znacznym stopniu, nasilenie zmiany w dużej mierze zależy od schematu włączenia osoby do obwodu. Obwody powstające, gdy osoba styka się z przewodnikiem obwodów, zależą od rodzaju zastosowanego systemu zasilania.
Najpopularniejsze sieci elektryczne, w których przewód neutralny jest uziemiony, tj. Zwarty przewodem do ziemi. Dotykanie przewodu neutralnego praktycznie nie stwarza zagrożenia dla ludzi, tylko przewód fazowy jest niebezpieczny. Jednak trudno jest odgadnąć, który z dwóch przewodów ma wartość zero - wyglądają tak samo. Możesz to rozgryźć za pomocą specjalnego urządzenia - detektora fazy.
Na konkretne przykłady rozważać możliwe schematy włączenie osoby do obwodu elektrycznego podczas dotykania przewodów.
Dwufazowe podłączenie do obwodu.Najrzadszym, ale i najbardziej niebezpiecznym jest dotknięcie człowieka dwoma przewodami fazowymi lub podłączonymi do nich przewodami prądowymi (rys. 2.29).
W takim przypadku osoba będzie pod wpływem napięcia sieciowego. Prąd przepłynie przez osobę ścieżką „ręka-ręka”, to znaczy opór obwodu będzie obejmował tylko opór ciała (D,).
 |
Jeśli weźmiemy rezystancję ciała 1 kOhm i sieć elektryczną o napięciu 380/220 V, wówczas siła prądu przepływającego przez osobę będzie równa
To śmiertelny prąd. Ciężkość urazu elektrycznego, a nawet życie człowieka będzie zależeć przede wszystkim od tego, jak szybko pozbędzie się on kontaktu z przewodnikiem prądu (przerywa obwód elektryczny), ponieważ decydujący jest w tym przypadku czas ekspozycji.
Znacznie częściej zdarzają się przypadki, gdy dana osoba styka się jedną ręką z przewodem fazowym lub częścią urządzenia, urządzenia, które jest do niego przypadkowo lub celowo podłączone elektrycznie. Ryzyko porażenia prądem elektrycznym w tym przypadku zależy od rodzaju sieci elektrycznej (uziemiony lub izolowany punkt neutralny).
Jednofazowe podłączenie do obwodu w sieci z uziemionym punktem zerowym(rys. 2.30). W tym przypadku prąd przepływa przez osobę ścieżką „ręka do nogi” lub „ręka w rękę”, a osoba będzie pod napięciem fazowym.
W pierwszym przypadku opór obwodu będzie określony przez opór ludzkiego ciała (JA_,but (R o 6),fusy (R w),na którym stoi osoba, z neutralną rezystancją uziemienia (R H),i prąd przepłynie przez osobę
Neutralny opór R Hjest mały i pomijalny w porównaniu do innych rezystancji obwodów. Aby ocenić wielkość prądu przepływającego przez osobę, bierzemy napięcie sieci 380/220 V.Jeśli osoba nosi izolujące suche buty (skórzane, gumowe), stoi na suchej drewnianej podłodze, rezystancja obwodu będzie duża, a natężenie prądu zgodnie z prawem Ohma jest małe.
Na przykład rezystancja podłogi 30 kΩ, buty skórzane 100 kΩ, rezystancja człowieka 1 kΩ. Aktualny przepływ przez osobę
Prąd ten jest bliski wyczuwalnego prądu progowego. Osoba poczuje przepływ prądu, przestanie działać i wyeliminuje usterkę.
Jeśli osoba stanie na mokrym podłożu w wilgotnych butach lub boso, prąd przepłynie przez ciało
Prąd ten może powodować zakłócenia w funkcjonowaniu płuc i serca, a przy długotrwałym narażeniu na śmierć.
Jeśli człowiek stoi na mokrej ziemi w suchych i nienaruszonych gumowych butach, przez ciało przepływa prąd
Osoba może nawet nie odczuwać wpływu takiego prądu. Jednak nawet małe pęknięcie lub przebicie w podeszwie buta może drastycznie zmniejszyć wytrzymałość gumowej podeszwy i uczynić pracę niebezpieczną.
Przed rozpoczęciem pracy z urządzeniami elektrycznymi (zwłaszcza tymi, które nie działają przez długi czas), należy je dokładnie sprawdzić pod kątem uszkodzeń izolacji. Urządzenia elektryczne należy oczyścić z kurzu, a jeśli są mokre,- suchy. Nie używaj mokrych urządzeń elektrycznych! Narzędzia elektryczne, urządzenia, sprzęt lepiej przechowywać w plastikowych torebkach, aby zapobiec przedostawaniu się do nich kurzu lub wilgoci. Musisz pracować w butach. Jeśli niezawodność urządzenia elektrycznego jest wątpliwa, musisz zachować ostrożność- umieść pod stopami suchą drewnianą podłogę lub gumową matę. Można używać gumowych rękawiczek.
Druga ścieżka przepływu prądu występuje wtedy, gdy osoba zetknie się drugą ręką z elektrycznie przewodzącymi przedmiotami podłączonymi do ziemi (korpus uziemionej obrabiarki, metalowa lub żelbetowa konstrukcja budynku, mokra ściana drewniana, wodociąg, bateria grzewcza itp.). W tym przypadku prąd płynie ścieżką o najmniejszym oporze elektrycznym. Obiekty te są praktycznie zwarte do ziemi, ich rezystancja elektryczna jest bardzo mała. Dlatego rezystancja obwodu jest równa rezystancji ciała, a prąd przepłynie przez osobę
Ta ilość prądu jest śmiertelna.
Podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi nie dotykaj drugą ręką przedmiotów, które mogą być elektrycznie połączone z ziemią. Praca w wilgotnych pomieszczeniach, w obecności przedmiotów silnie przewodzących prąd, połączonych z ziemią w pobliżu człowieka, stanowi niezwykle duże zagrożenie i wymaga przestrzegania zwiększonych środków bezpieczeństwa elektrycznego.
W trybie awaryjnym (ryc. 2.30, b), gdy jedna z faz sieci (inna faza sieci, inna niż ta, której dotknęła osoba) okazała się zamknięta na ziemię, następuje redystrybucja napięcia, a napięcie faz roboczych różni się od napięcia fazowego sieci. Dotykając fazy roboczej, osoba dostaje się pod napięcie, które jest większe niż fazowe, ale mniejsze niż liniowe. Dlatego dla każdej ścieżki przepływu prądu ten przypadek jest bardziej niebezpieczny.
Jednofazowe podłączenie do obwodu w sieci z izolowanym punktem zerowym(rys. 2.31). W produkcji trójprzewodowe sieci elektryczne z izolowanym punktem zerowym służą do zasilania instalacji elektroenergetycznych. W takich sieciach nie ma czwartego uziemionego przewodu neutralnego, a jedynie trzy przewody fazowe. Na tym schemacie prostokąty tradycyjnie pokazują opory elektryczne r I,r w, r zizolacja przewodu każdej fazy i pojemności C A, C c, C codnoszą się do każdej fazy __________________________
pod znacznie wyższymi napięciami, a zatem bardziej niebezpieczne. Jednak główne wnioski i zalecenia dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa są praktycznie takie same.
Nawet jeśli nie weźmiesz pod uwagę rezystancji obwodu ludzkiego (osoba stoi na mokrym podłożu w wilgotnych butach), prąd płynący przez osobę będzie bezpieczny:
Dlatego dobra separacja faz jest kluczem do zapewnienia bezpieczeństwa. Jednak przy rozległych sieciach elektrycznych nie jest to łatwe do osiągnięcia. W rozbudowanych i rozgałęzionych sieciach z dużą liczbą odbiorców rezystancja izolacji jest niska, a niebezpieczeństwo wzrasta.
W przypadku długich sieci elektrycznych, zwłaszcza linii kablowych, nie można pominąć pojemności faz (CV0). Nawet przy bardzo dobrej separacji faz (r \u003d oo) prąd przepływa przez osobę przez rezystancję pojemnościową faz, a jego wartość określa wzór:
Tak więc długie obwody elektryczne przedsiębiorstw przemysłowych o dużej pojemności są bardzo niebezpieczne, nawet przy dobrej izolacji faz.
Jeśli izolacja którejkolwiek fazy zostanie naruszona, dotknięcie sieci z izolowanym punktem zerowym staje się bardziej niebezpieczne niż sieć z uziemionym przewodem neutralnym. W trybie awaryjnym (Rys. 2.31, b)prąd przepływający przez osobę, która dotknęła zdrowej fazy, przepłynie przez obwód zwarcia doziemnego do fazy awaryjnej, a jego wartość zostanie określona wzorem:
Ponieważ rezystancja zamknięcia D, faza awaryjna na ziemi jest zwykle mała, osoba będzie pod napięciem sieciowym, a rezystancja utworzonego obwodu będzie równa rezystancji obwodu osoby ____, co jest bardzo niebezpieczne.
Z tych powodów, a także ze względu na łatwość obsługi (możliwość uzyskania napięć 220 i 380 V), najbardziej rozpowszechnione są sieci czteroprzewodowe z uziemionym przewodem neutralnym na napięcie 380/220 V.
Rozważaliśmy daleko od wszystkich możliwych obwodów elektrycznych i opcji dotykowych. W produkcji możesz sobie poradzić z więcej złożone schematy zasilanie, zwłaszcza lądowe.
Aby uprościć analizę, bierzemy g A - g c= r c \u003d r,i C A= FUNT\u003d C c \u003d C
Jeśli osoba dotknie jednego z przewodów lub jakiegokolwiek przedmiotu, który jest do niego podłączony elektrycznie, prąd przepłynie przez osobę, buty, podstawę oraz przez izolację i pojemność przewodów popłynie do pozostałych dwóch przewodów. W ten sposób powstaje zamknięty obwód elektryczny, w którym, w przeciwieństwie do wcześniej rozważanych przypadków, uwzględniona jest rezystancja izolacji fazy. Tak jak opór elektryczny dobra izolacja to dziesiątki i setki kiloomów, wówczas całkowita rezystancja elektryczna obwodu jest znacznie wyższa niż rezystancja obwodu utworzonego w sieci z uziemionym przewodem neutralnym. Oznacza to, że prąd płynący przez osobę w takiej sieci będzie mniejszy, a dotknięcie jednej z faz sieci izolowanym punktem neutralnym jest bezpieczniejsze.
Prąd przepływający przez osobę w tym przypadku określa następujący wzór:
gdzie jest opór elektryczny obwodu ludzkiego,
ω \u003d 2π - częstotliwość kołowa prądu, rad / s (dla prądu o częstotliwości przemysłowej \u003d 50 Hz, stąd ω \u003d 10Ol).
Jeśli pojemność faz jest mała (tak jest w przypadku nierozciągniętych sieci napowietrznych), możemy przyjąć C «0. Wtedy wyrażenie określające wartość prądu płynącego przez osobę przybierze postać:
Na przykład, jeśli rezystancja podłogi wynosi 30 kΩ, skórzane buty mają 100 kΩ, ludzka rezystancja wynosi 1 kΩ, a rezystancja izolacji faz wynosi 300 kΩ, prąd przepływający przez osobę (dla sieci 380/220 V) będzie równy
Osoba może nawet nie odczuwać takiego prądu.
1. Jakie typy sieci elektrycznych są najczęściej stosowane w produkcji?
2. Nazwij źródła zagrożenie porażeniem elektrycznym w produkcji.
3. Co to jest napięcie dotykowe i napięcie krokowe? Jak ich wartości zależą od odległości od miejsca, w którym prąd wpływa do gruntu?
4. Jak klasyfikuje się pomieszczenia ze względu na stopień zagrożenia elektrycznego?
5. Jak prąd elektryczny wpływa na człowieka? Wymień i opisz rodzaje urazów elektrycznych.
6. Jakie parametry prądu elektrycznego decydują o stopniu porażenia prądem elektrycznym? Określ aktualne progi.
7. Jaka jest najbardziej niebezpieczna droga prądu elektrycznego przez ludzkie ciało?
8. Wskaż źródła największych zagrożeń elektrycznych w miejscu pracy, związanych z Twoim przyszłym zawodem.
9. Wykonaj analizę zagrożeń dla uziemionych neutralnych sieci elektrycznych.
10. Podaj analizę zagrożeń sieci elektrycznych z izolowanym punktem zerowym.
11. Jakie dotknięcie przewodów pod napięciem jest najbardziej niebezpieczne dla ludzi?
12. Dlaczego dotknięcie ręką przedmiotu, który jest elektrycznie połączony z ziemią (na przykład fajki wodnej) podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi, dramatycznie zwiększa ryzyko porażenia prądem elektrycznym?
13. Dlaczego muszę wyjmować wtyczkę z gniazdka podczas naprawy sprzętu elektrycznego?
14. Dlaczego podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi należy nosić buty?
15. W jaki sposób można zmniejszyć ryzyko porażenia prądem elektrycznym?
Analiza ryzyka porażenia prądem w różnych sieciach
Klęska osoby z prądem elektrycznym jest możliwa tylko przy bezpośrednim kontakcie z punktami instalacji elektrycznej, między którymi występuje napięcie, lub z punktem, którego potencjał różni się od potencjału ziemi. Analiza niebezpieczeństwa takiego dotyku, oceniana na podstawie wartości prądu przepływającego przez człowieka lub napięcia dotykowego, zależy od szeregu czynników: schematu podłączenia osoby do sieci energetycznej, jej napięcia, trybu neutralnego, izolacji części czynnych, ich składowej pojemnościowej itp.
Podczas badania przyczyn porażenia prądem elektrycznym konieczne jest rozróżnienie między bezpośrednim kontaktem z częściami pod napięciem instalacji elektrycznej a pośrednim. Pierwsza z reguły występuje w przypadku rażącego naruszenia zasad eksploatacji instalacji elektrycznych (PTE i PTB), druga - w wyniku sytuacji awaryjnych, na przykład podczas awarii izolacji.
Schematy włączenia osoby do obwodu elektrycznego mogą być różne. Jednak najczęściej występują dwa: między dwoma różnymi przewodami - połączenie dwufazowe i między jednym przewodem lub korpusem instalacji elektrycznej, której jedna faza jest zerwana, a uziemieniem - połączenie jednofazowe.
Statystyki pokazują, że najwięcej obrażeń elektrycznych występuje przy przełączaniu jednofazowym, a większość z nich występuje w sieciach o napięciu 380/220 V. Przełączanie dwufazowe jest bardziej niebezpieczne, ponieważ w tym przypadku osoba jest pod napięciem sieciowym, podczas gdy natężenie prądu przepływającego przez osobę jest będzie (w A)
gdzie Ul to napięcie sieciowe, tj. napięcie między przewodami fazowymi, V; Uf - napięcie fazowe, tj. napięcie między początkiem a końcem jednego uzwojenia (lub między fazą a przewodem neutralnym), V.
Jak widać na rys. 8.1, niebezpieczeństwo połączenia dwufazowego nie zależy od trybu neutralnego. Punkt zerowy to punkt połączenia uzwojeń transformatora lub generatora, który nie jest podłączony do uziemnika lub podłączony do niego za pomocą urządzeń o dużej rezystancji (sieć z izolowanym punktem zerowym) lub bezpośrednio połączony z urządzeniem uziemiającym - siecią z solidnie uziemionym punktem zerowym.
Przy włączaniu dwufazowym prąd przepływający przez ludzkie ciało nie zmniejszy się, gdy osoba zostanie odizolowana od ziemi za pomocą kaloszy dielektrycznych, łodzi, dywaników, podłóg.
Przy jednofazowym połączeniu osoby z siecią, natężenie prądu w dużej mierze zależy od trybu neutralnego. W rozpatrywanym przypadku siła prądu przepływającego przez osobę będzie (w A)
, (8.3)
gdzie w jest częstotliwością; C - pojemność fazy względem ziemi
Postać: 8.1. Podłączanie osoby do sieci trójfazowej z izolowanym punktem zerowym:
a - włączenie dwufazowe; b - włączenie jednofazowe; Ra, Rt, Rc - rezystancja elektryczna izolacji faz względem ziemi. Om; Ca, Cb, Cc - pojemność przewodów względem ziemi, F, Ia, Ib, prądy IC płynące do ziemi przez rezystancję izolacji fazowej (prądy upływowe)
Aby uprościć wzór, przyjmuje się, że Ra \u003d Rb \u003d Rc \u003d Rfrom, a Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d C.
W warunkach przemysłowych izolacja faz wykonanych z materiałów dielektrycznych i mających wartość skończoną, w procesie starzenia, nawilżania, pokrywania pyłem, jest różna dla każdej fazy inaczej. Dlatego obliczenie bezpiecznych warunków, które jest bardzo skomplikowane, należy przeprowadzić biorąc pod uwagę rzeczywiste wartości rezystancji R i pojemności C dla każdej fazy. Jeśli pojemność faz względem ziemi jest mała, tj.Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d 0 (na przykład w sieciach powietrznych o małej długości), to
Ich \u003d Uph / (Rch + Riz / 3), (8.4)
Jeśli pojemność jest duża (Ca \u003d Cb \u003d Cc nie jest równa 0), a Rfrom jest duża (na przykład w liniach kablowych), wówczas siła prądu przepływającego przez ludzkie ciało zostanie określona tylko przez składnik pojemnościowy:
, (8.5)
gdzie Хс \u003d 1 / wС - rezystancja pojemnościowa, Ohm.
Z powyższych wyrażeń można zauważyć, że w sieciach z izolowanym przewodem neutralnym ryzyko porażenia osoby jest mniejsze, im mniejszy jest pojemnościowy i tym wyższy aktywny składnik przewodów fazowych względem ziemi. Dlatego w takich sieciach bardzo ważne jest ciągłe monitorowanie R w celu identyfikacji i eliminacji uszkodzeń.
Postać: 8.2. Włączenie osoby do sieci trójfazowej z izolowanym punktem zerowym w trybie awaryjnym. Objaśnienia w tekście
Jeśli składnik pojemnościowy jest duży, to wysoka rezystancja izolacji faz nie zapewnia niezbędnej ochrony.
W przypadku sytuacji awaryjnej (ryc. 8.2), gdy jedna z faz jest zamknięta do ziemi, prąd przepływający przez osobę będzie równy (w A)
Jeśli przyjmiemy, że Rsm \u003d 0 lub Rsm<< Rч (что бывает в реальных аварийных условиях), то, исходя из приведенного выражения, человек окажется под линейным напряжением, т. е. попадет под двухфазное включение. Однако чаще всего R3M не равно 0, поэтому человек будет находиться под напряжением, меньшим Uл, но большим Uф, при условии, что Rиз/3 >\u003e Rzm.
Zwarcie doziemne również znacząco zmienia napięcie części przewodzących prąd instalacji elektrycznej względem gruntu i uziemionych konstrukcji budowlanych. Zwarciom doziemnym zawsze towarzyszy rozprzestrzenianie się prądu w ziemi, co z kolei prowadzi do pojawienia się nowego rodzaju obrażeń człowieka, a mianowicie napięcia dotykowego i napięcia krokowego. To zamknięcie może być przypadkowe lub celowe. W tym drugim przypadku przewodnik stykający się z ziemią nazywany jest elektrodą lub elektrodą uziemiającą.
W objętości ziemi, w której płynie prąd, pojawia się tak zwane "" "pole (strefa) rozprzestrzeniania się prądu". Teoretycznie rozciąga się on do nieskończoności, ale w warunkach rzeczywistych już w odległości 20 m od elektrody uziemiającej gęstość i potencjał rozpraszania prądu są praktycznie zerowe.
Charakter krzywej rozrzutu potencjału w znacznym stopniu zależy od kształtu układu elektrod masowych. Zatem dla pojedynczej półkulistej elektrody uziemiającej potencjał na powierzchni ziemi zmieni się zgodnie z prawem hiperbolicznym (ryc. 8.3).
Postać: 8.3. Rozkład potencjału na powierzchni ziemi wokół półkulistej elektrody uziemiającej (f - zmiana potencjału elektrody uziemiającej na powierzchni ziemi; fz - maksymalny potencjał uziomu przy prądzie zwarcia I3; r - promień uziomu)
Postać: 8.4. Napięcie dotykowe z pojedynczym uziemnikiem (f3 to całkowita rezystancja gruntu na przepływ prądu z uziemnika):
1 - krzywa potencjału; 2 - krzywa charakteryzująca zmianę Upr wraz z odległością od elektrody uziemiającej; 3-fazowy podział na obudowę
W zależności od umiejscowienia człowieka w strefie rozprowadzania i jego kontaktu z instalacją elektryczną b, której ciało jest uziemione i zasilane, osoba może wpaść pod napięcie dotykowe Upr (rys. 8.4), definiowane jako różnica potencjałów między punktem instalacji elektrycznej, którego dotyka osoba f3, i punkt podłoża, na którym stoi - phosn (w B)
Upr \u003d f3 - fosn \u003d f3 (1 - fosn / f3), (8,7)
gdzie wyrażenie (1 - phosn / ph3) \u003d a1 to współczynnik napięcia dotykowego, który charakteryzuje kształt krzywej potencjału.
Figa. 8.4 można zauważyć, że napięcie dotykowe będzie maksymalne, gdy osoba zostanie odsunięta od elektrody uziemiającej o 20 m lub więcej (instalacja elektryczna c) i jest liczbowo równe potencjałowi elektrody uziemiającej Upr \u003d f3, natomiast a1 \u003d I.Jeśli osoba stoi bezpośrednio nad elektrodą uziemiającą (instalacja elektryczna a), wówczas Unp \u003d 0 i a1 \u003d 0. To najbezpieczniejszy przypadek.
Wyrażenie (8.7) pozwala obliczyć Unp bez uwzględnienia dodatkowych oporów w obwodzie osoba - uziemienie, tj. Bez uwzględnienia oporu butów, oporu powierzchni nośnej nóg i oporu podłogi. Wszystko to uwzględnia współczynnik a2, dlatego w rzeczywistych warunkach napięcie dotykowe będzie jeszcze mniejsze.
Wszystkie przypadki porażenia prądem osoby w wyniku porażenia prądem elektrycznym są skutkiem dotknięcia co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, między którymi występuje różnica potencjałów. Niebezpieczeństwo takiego dotyku w dużej mierze zależy od charakterystyki sieci elektrycznej i schematu włączenia do niej osoby. Po określeniu natężenia prądu / godz. Przechodzącego przez osobę, biorąc pod uwagę te czynniki, można dobrać odpowiednie środki ochronne, aby zmniejszyć ryzyko obrażeń.
Dwufazowe włączenie osoby w obwód prądowy (ryc. 8.1, a). Zdarza się to dość rzadko, ale jest bardziej niebezpieczne niż jednofazowe, ponieważ najwyższe napięcie w tej sieci jest przyłożone do ciała - liniowe, a prąd A przechodzący przez osobę nie zależy od obwodu sieciowego, jego trybu neutralnego i innych czynników, to znaczy
I \u003d Ul / Rch \u003d v 3Uph / Rch,
gdzie Ul i Uf - napięcie liniowe i fazowe, V; Rh to rezystancja ludzkiego ciała, Ohm (zgodnie z Regułami dla instalacji elektrycznych w obliczeniach, Rh przyjmuje się równe 1000 Ohm).
Przypadki kontaktu dwufazowego mogą wystąpić podczas pracy ze sprzętem elektrycznym bez usuwania napięcia, na przykład podczas wymiany przepalonego bezpiecznika przy wejściu do budynku, używania rękawic dielektrycznych z pękniętą gumą, podłączania kabla do niezabezpieczonych zacisków transformatora spawalniczego itp.
Włączenie jednofazowe. Na prąd przepływający przez osobę wpływają różne czynniki, co zmniejsza ryzyko obrażeń w porównaniu z kontaktem dwufazowym.
Postać: 1. Schematy możliwego włączenia osoby do trójfazowej sieci prądowej: a - dwufazowy dotyk; b - styk jednofazowy w sieci z uziemionym punktem zerowym; c - styk jednofazowy w sieci z izolowanym punktem zerowym
W jednofazowej sieci dwuprzewodowej, odizolowanej od ziemi, natężenie prądu, A, przechodzącego przez osobę, gdy rezystancja izolacji przewodów jest równa ziemi r1 \u003d r2 \u003d r, określa wzór
Ich \u003d U / (2Rh + r),
gdzie U - napięcie sieć, V; r - rezystancja izolacji, Ohm.
W sieci trójprzewodowej z izolowanym punktem zerowym, przy r1 \u003d r2 \u003d r3 \u003d r, prąd będzie przepływał z miejsca kontaktu przez ciało ludzkie, buty, podłogę i niedoskonałą izolację do innych faz (rys. 8.1, b). Następnie
Ich \u003d Uph / (Ro + r / 3),
gdzie Ro jest całkowitym oporem, Ohm; RO \u003d Rh + Rop + Rp; Rob - opór buta, cm: dla butów gumowych Rob? 50 000 omów; Rn - rezystancja podłogi, Ohm: dla suchej podłogi drewnianej, Rp \u003d 60 000 Ohm; d - rezystancja izolacji przewodów, Ohm (zgodnie z PUE powinna wynosić co najmniej 0,5 megaoma na fazę odcinka sieci o napięciu do 1000 V).
W trójfazowych sieciach czteroprzewodowych prąd będzie przepływał przez osobę, jej buty, podłogę, neutralną masę źródła i przewód neutralny (ryc. 8.1, c). Siła prądu A, przechodzącego przez osobę,
Ich \u003d Uph (Ro + Rn),
gdzie RH to neutralna rezystancja uziemienia, Ohm. Pomijając opór RH otrzymujemy:
W przedsiębiorstwach rolniczych stosuje się głównie czteroprzewodowe sieci elektryczne z solidnie uziemionym napięciem neutralnym do 1000 V. Ich zaletą jest to, że można uzyskać za ich pośrednictwem dwa napięcia robocze: liniowy Ul \u003d 380 V i fazowy Uph \u003d 220 V. Sieci te nie są prezentowane. wysokie wymagania dotyczące jakości izolacji przewodów i są stosowane przy dużej sieci rozgałęźnej. Nieco rzadziej sieć trójprzewodowa z izolowanym punktem zerowym jest stosowana przy napięciach do 1000 V - bezpieczniej jest, jeśli rezystancja izolacji przewodów jest utrzymywana na wysokim poziomie.
Napięcie dotykowe. Występuje w wyniku dotknięcia instalacji elektrycznych pod napięciem lub metalowych części sprzętu.
Jeżeli prąd elektryczny przepływa przez uziemnik prętowy zanurzony w ziemi tak, że jego górny koniec znajduje się na poziomie gruntu, to napięcie dotykowe V,
gdzie I3 to prąd zwarcia doziemnego, A; c - rezystywność fundamentu (gleba, podłoga itp.), Na którym osoba się znajduje, Ohm * m; l id - długość i średnica elektrody uziemiającej, m; x to odległość od osoby do środka elektrody uziemiającej, m; a jest współczynnikiem napięcia dotykowego.
b \u003d Rh / (Rh + Rb + Rn) \u003d Rh / Ro.
Pomijając wytrzymałość buta (gdy jest mokry lub gdy go nie ma), można napisać dla następujących przypadków:
stopy odsunięte od siebie na odległość kroku
b \u003d 1 / (1 + 1,5s / Rh);
stopy są blisko
b \u003d 1 / (1 + 2s / Rh).
Napięcie krokowe. To napięcie Ush na ludzkim ciele, gdy nogi są ustawione w punktach pola rozpraszania prądu z elektrody uziemiającej lub z drutu, który spadł na ziemię, gdzie znajdują się stopy, gdy osoba idzie w kierunku elektrody uziemiającej (drutu) lub od niej (rys.8.2).
Jeśli jedna noga znajduje się w odległości x od środka układu elektrod uziemiających, to druga w odległości x + a, gdzie a jest długością kroku. Zwykle w obliczeniach przyjmuje się a \u003d 0,8 m.
Maksymalne napięcie w tym przypadku powstaje w miejscu zwarcia prądu z ziemią, a wraz z odległością od niego maleje zgodnie z prawem hiperboli. Uważa się, że w odległości 20 m od miejsca zwarcia potencjał ziemi wynosi zero.
Napięcie krokowe, V,
Postać: 2.
Nawet przy niewielkim napięciu krokowym (50 ... 80 V) może wystąpić mimowolny konwulsyjny skurcz mięśni nóg, w wyniku czego osoba upada na ziemię. Jednocześnie jednocześnie dotyka ziemi rękami i stopami, odległość między nimi jest większa niż długość kroku, więc działający stres rośnie. Ponadto w tej pozycji osoby powstaje nowa ścieżka przepływu prądu, wpływająca na ważne narządy. Stwarza to realną groźbę śmiertelnej porażki. Wraz ze spadkiem długości kroku maleje napięcie krokowe. Dlatego, aby wydostać się ze strefy działania napięcia krokowego, należy poruszać się skacząc na jednej nodze lub na dwóch nogach zamkniętych lub możliwie jak najkrótszymi krokami (w tym drugim przypadku dopuszczalne jest napięcie nie większe niż 40 V).
Wielu z nas pamięta od dzieciństwa, że \u200b\u200bnagi, zerwany drut, który spada na ziemię, jest bardzo niebezpieczny. Pamiętam różne pasje, pyski o deszczowej pogodzie i nieszczęsne ofiary, które nie miały nawet „szczęścia” dotknąć metalu, który był napięty i spowodował ich obrażenia. Po prostu udało im się przejść niebezpiecznie blisko uszkodzonej linii - i to było więcej niż wystarczające.
Na czym jednak polega to zjawisko, dzięki któremu „niewinnie” leżący na boku drut staje się śmiertelnym zagrożeniem? Wszyscy wiedzą, że porażenie prądem elektrycznym może wywołać tylko prąd elektryczny przepływający przez jego ciało. A prąd elektryczny potrzebuje czystej ścieżki. Potrzebujesz co najmniej dwóch punktów aplikacji na ciele kogoś, kto ma pecha: jeden z nich to faza, z której może płynąć prąd, a drugi to zero, gdzie może swobodnie płynąć.
Ale przepraszam, jaka jest ta „faza”? No cóż, „zero” jest nadal zrozumiałe, ale skąd się bierze ta „faza”, jeśli człowiek spokojnie chodzi po ziemi i nawet nie dotyka przewodów? Wydaje się, że nic takiego nie istnieje - po prostu mokra ziemia. Na przykład ścieżka. Cóż, tak, zerwany przewód fazowy leży w krzakach w pobliżu. Ale on zamknął się bezpośrednio do ziemi - w obwodzie nie ma spacerującego pieszego i prąd nie powinien przez niego przepływać. Ale tylko na to wygląda.
Nie byłoby się czego bać, gdyby ziemia była doskonałym przewodnikiem o oporze zbliżonym do metalu. Wtedy przerwanie przewodu i jego upadek na ziemię spowodowałoby banalne zwarcie.
Zabezpieczenie nadprądowe zadziałałoby lub zerwany przewód przepaliłby się, ale w każdym razie nie trwałoby to długo. Ale w rzeczywistości specyficzny opór elektryczny gleby wynosi co najmniej 60 Ohm * m, a częściej niż nie, nawet jeśli pogoda jest mokra i pada deszcz. Dlatego też, gdy przewód zrywa się i zamyka go do masy, po prostu pojawia się nowy obwód dla prądu elektrycznego: przewód fazowy - uziemienie - uziemiony punkt neutralny transformatora.
Ze względu na niezbyt wysoką przewodność ziemi, prąd musi ciężko pracować, aby przejść przez ten obwód, ale nie ma opcji. Prąd „chętnie skorzystałby” z innej, „równoległej drogi”, która pozwoliłaby mu skrócić ścieżkę. A taką drogą może stać się ciało pieszego.
Mówiąc naukowo, na jedynej znaczącej rezystancji obwodu przewód-masa-neutralny - mokrej ziemi - następuje spadek napięcia (zmiana potencjału elektrycznego) od 220 woltów w pobliżu przewróconego przewodu do zera w punkcie zerowym transformatora.
Spadek ten następuje nieliniowo, ale istota sprowadza się do tego, że im bliżej drutu, tym szybciej rośnie potencjał ziemi. Oznacza to, że im bliżej punktu przerwania, tym większa różnica potencjałów między dwoma punktami powierzchni znajdującymi się w określonej odległości. A nieszczęsny przechodzień może stanąć jedną nogą na pierwszym z tych punktów, a drugą stopą na drugim z nich. Jednocześnie, on, oczywiście, weźmie na siebie powstałą różnicę potencjałów, co może okazać się praktycznie całym napięciem fazowym, jeśli drut jest blisko.
Oczywiście tam, gdzie pojawiło się napięcie, prąd nie potrwa długo. To wszystko. Nie mając czasu na uświadomienie sobie powagi swojej pozycji, przechodzień zostaje porażony prądem, który może zakończyć się śmiercią.
Napięcie występujące między stopami osoby w takich przypadkach nazywane jest „napięciem krokowym” lub „napięciem krokowym” i istnieją pewne sposoby radzenia sobie z nim.
Najbardziej wiarygodnym z tych środków jest wyrównanie potencjału. Jednocześnie odcinek powierzchni gleby, na którym możliwy jest wypadek z zwarciem fazy do ziemi, jest wyposażony w siatkę uziemionych przewodów ułożonych bezpośrednio pod powierzchnią.
Działa to bardzo prosto: potencjał przewodnika we wszystkich punktach jest zawsze taki sam, więc będąc na takiej siatce po prostu nie można dostać się pod napięcie. Wyrównanie potencjałów odbywa się na terenie rozdzielnic otwartych (OSG) oraz w innych potencjalnie niebezpiecznych miejscach.
Niestety, nie jest możliwe wyposażenie każdej wieży elektroenergetycznej w potencjalną sieć wyrównawczą. Dlatego każda osoba, nawet nieelektryk, musi zachować czujność: zwracaj uwagę na stan linii energetycznych wokół ciebie, zwłaszcza podczas deszczowej pogody. Zwróć uwagę na swoje uczucia: jeśli masz „mrowienie” lub nawet „wstrząsy” podczas chodzenia, jest to dość pewna oznaka wpływu napięcia krokowego.
Zdając sobie sprawę, że znajdujesz się w obszarze możliwego narażenia na napięcie krokowe, musisz spróbować się z niego wydostać. Ale trzeba to zrobić gęsim krokiem - przystawiając piętę stopy, po której idziesz, do czubka stopy, na której stoisz. Tak więc podczas chodzenia obie nogi będą praktycznie w tym samym miejscu z jednym potencjałem elektrycznym - między nimi nie powstanie żadne napięcie.
