Всі випадки ураження людини струмом в результаті ураження електричним струмом - наслідок дотику не менше ніж до двох точках електричного кола, між якими існує різниця потенціалів. Небезпека такого дотику багато в чому залежить від особливостей електричної мережі і схеми включення в неї людини. Визначивши силу струму / ч, що проходить через людину з урахуванням цих факторів, можна вибрати відповідні захисні заходи для зниження небезпеки ураження.
Двофазне включення людини в ланцюг струму (рис. 8.1, а). Воно відбувається досить рідко, але більш небезпечно в порівнянні з однофазним, так як до тіла прикладається найбільша в даній мережі напруга - лінійне, а сила струму, А, що проходить через людину, не залежить від схеми мережі, режиму її нейтралі і інших чинників, т . е.
I \u003d Uл / Rч \u003d √ 3Uф / Rч,
де Uл і Uф -Лінійний і фазну напругу, В; Rч - опір тіла людини, Ом (згідно з Правилами улаштування електроустановок в розрахунках Rч приймають рівним 1000 Ом).
Випадки двофазного дотику можуть статися при роботі з електрообладнанням без зняття напруги, наприклад, при заміні згорілого запобіжника на вводі в будинок, застосуванні діелектричних рукавичок з розривами гуми, приєднання кабелю до незахищених затискачів зварювального трансформатора і т. П.
Однофазное включення. На струм, що проходить через людину, впливають різні чинники, що знижує небезпеку ураження в порівнянні з двофазним дотиком.
Мал. 8.1. Схеми можливого включення людини в мережу трифазного струму:
а - двофазне дотик; б-однофазне дотик в мережі з заземленою нейтраллю; в - однофазне дотик в мережі з ізольованою нейтраллю
В однофазної двухпроводной мережі, ізольованій від землі, силу струму, А, що проходить через людину, за однакової кількості опору ізоляції проводів відносно землі r1 \u003d r2 \u003d r, визначають за формулою
Iч \u003d U / (2Rч + r),
де U- напруга мережі, В; r - опір ізоляції, Ом.
У трехпроводной мережі з ізольованою нейтраллю при r1 \u003d r2 \u003d r3 \u003d rток піде від місця контакту через тіло людини, взуття, підлогу і недосконалу ізоляцію до інших фаз (рис. 8.1, б). тоді
Iч \u003d Uф / (Ro + r / 3),
де Rо - загальний опір, Ом; RO \u003d Rч + Rоп + Rп; Rоб - опір взуття, див: для гумового взуття Rоб ≥ 50 000 Ом; Rn - опір підлоги, Ом: для сухого дерев'яної підлоги, Rп \u003d 60 000 Ом; г - опір ізоляції проводів, Ом (згідно з ПУЕ має бути не менше 0,5 МОм на фазу ділянки мережі напругою до 1000 В).
У трифазних чотирипровідних мережах струм піде через людину, його взуття, підлогу, заземлення нейтралі джерела і нульовий провід (рис. 8.1, в). Сила струму, А, що проходить через людину,
Iч \u003d Uф (Rо + Rн),
де RH - опір заземлення нейтрали, Ом. Нехтуючи опором RH, отримаємо:
На підприємствах сільського господарства в основному застосовують чотирипровідні електричні мережі з глухозаземленою нейтраллю напругою до 1000 В. Їх перевага полягає в тому, що за допомогою їх можна отримати два робочих напруги: лінійне Uл \u003d 380 В і фазну Uф \u003d 220 В. До таких мереж не пред'являють високих вимог до якості ізоляції проводів і їх застосовують при великій розгалуженості мережі. Дещо рідше використовують трьохпровідний мережу з ізольованою нейтраллю при напрузі до 1000В -більш безпечну, якщо опір ізоляції проводів підтримується на високому рівні.
Напруга дотику. Воно виникає в результаті дотику знаходяться під напругою електроустановок або металевих частин обладнання.
Крокові напругу. Ця напруга Uш на тілі людини при положенні ніг в точках поля розтікання струму із заземлювача або від впав на землю проводу, де знаходяться ступні, коли людина йде в напрямку заземлювача (проводу) або від нього (рис. 8.2).
Якщо одна нога знаходиться на відстані х від центру заземлювача, то інша - на відстані х + а, де а - довжина кроку. Зазвичай в розрахунках приймають а \u003d 0,8 м.
Максимальна напруга в цьому випадку виникає в точці замикання струму на землю, а в міру віддалення від неї воно знижується за законом гіперболи. Вважають, що на відстані 20 м від місця замикання потенціал землі дорівнює нулю.
Крокові напругу, В,
Мал. 8.2. Схема виникнення крокової напруги
Навіть при невеликому шаговом напрузі (50 ... 80 В) може виникнути мимовільне судорожне скорочення м'язів ніг і, як наслідок цього - падіння людини на землю. При цьому він одночасно стосується землі руками і ногами, відстань між якими більше, ніж довжина кроку, тому чинне напруга збільшується. Крім того, в такому положенні людини утворюється новий шлях проходження струму, який стосується життєво важливі органи. При цьому створюється реальна загроза смертельного ураження. При зменшенні довжини кроку крокові напругу знижується. Тому, для того щоб вибратися із зони дії крокової напруги, слід пересуватися стрибками на одній нозі або на двох зімкнутих ногах або якомога коротшими кроками (в останньому випадку допустимим вважають напруга не більше 40 В).
Мал. 3. Двофазне (двухполюсное) дотик до струмоведучих частин в системі IT .
U ф- фазна напруга; I h - сила струму, що протікає через людину;
R h- опір людини; L 1 , L 2 , L 3 - фазні провідники.
Сила струму ( I h , А), Що протікає через людину, визначається за формулою
де U л - лінійна напруга, В;
U ф - фазна напруга, В;
R h - опір людини, Ом.
Наприклад, в електромережі з лінійною напругою 380 В (U ф = 220 В) При опорі тіла людини тисячу Ом сила струму, що протікає через людину, становить:
Ця сила струму смертельно небезпечна для людини.
При двофазному дотику струм, що проходить через людину, практично не залежить від режиму роботи нейтралі. Небезпека дотику не зменшиться і в тому випадку, якщо людина буде надійно ізольований від землі.
однофазное дотик(Рис.4.) Відбувається у багато разів частіше, ніж двофазне, але воно менш небезпечно, оскільки напруга, під яким опиняється людина, не перевищує фазного, тобто менше лінійного в 1,73 рази і, крім того, струм, що протікає через людину,
Рис.4. Однофазное (однополюсное) дотик до струмоведучих частин в системі IT .
r 1, r 2 , r 3 - опір ізоляції проводів електромережі; з 1 , з 2 , з 3 - ємність проводів електромережі.
повертається до джерела (електромережі) через ізоляцію проводів, яка в справному стані має більший опір.
Сила струму ( I h , А), Що протікає через людину, для цього випадку визначається за формулою
де R п - перехідний опір, Ом (Опір статі, на якому стоїть людина і взуття); Z - опір ізоляції фазного проводу щодо землі, Ом (Активна і ємнісна складові).
У найбільш несприятливу екологічну ситуацію, коли людина має струмопровідну взуття і стоїть на токопроводящем підлозі ( R п ~ 0), сила струму, що протікає через тіло, визначається за формулою
якщо U ф = 220 В, R h = 1 кОм, Z = 90 кОм, то I h = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007 А (7 мА).
Трифазна чьотирьох електрична мережа змінного струму з заземлённойнной нейтраллю (в системі TN ).
однофазное дотик до струмоведучих частин.
Рис.5. Однофазное (однополюсное) дотик до струмоведучих частин
в системі TN .
R 0- опір заземлення нейтрали електромережі.
У чьотирьох електричної мережі змінного струму з глухозаземленою нейтраллю (система TN ) Струм, що проходить через людину, повертається до джерела (електромережі) НЕ через ізоляцію проводів, як в попередньому випадку, а через опір заземлення нейтрали ( R 0 ) Джерела струму (рис. 5). Сила струму, що проходить через тіло людини, визначається при цьому за формулою:
де R 0 - опір заземлення нейтралі джерела струму, Ом.
Опір заземлювального пристрою, до якого приєднана нейтраль джерела струму, в будь-який час року має бути не більше 2, 4 і 8 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 В. Це опір має бути забезпечено з урахуванням використання природних заземлювачів, а також заземлювачів повторних заземлень PEN - або PE -провідника повітряних ліній електропередач (ПЛ) напругою до 1 кВ. Опір заземлювача, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі джерела струму, повинно бути не більше 15, 30 і 60 Ом відповідно при тих же лінійних напружених 660, 380 і 220 В.
приклад. У найбільш несприятливу екологічну ситуацію, розглянутої вище, при U ф = 220 В, R h = 1000 Ом, R п ~ 0 Ом R 0 = 30 Ом сила струму, що протікає через тіло людини, складе:
I h = 220/1000 + 30 = 0,214 А (214 мА), Що смертельно небезпечно для людини.
Якщо взуття не струмопровідна (наприклад, гумові калоші з опором 45 кОм) І людина стоїть на НЕ токопроводящем підлозі (наприклад, дерев'яна підлога з опором 100 кОм), Тобто R п = 145 кОм, То сила струму, що протікає через тіло людини, складе:
I h = 220/1000 + 60 + 145000 = 0,0015 А (1,5 мА), Що небезпеки для людини не представляє.
Таким чином, при інших рівних умовах дотик людини до одного фазного проводу електромережі мережі з ізольованою нейтраллю менш небезпечно, ніж в електромережі з заземленою нейтраллю.
Розглянуті вище схеми включення людини в електричний ланцюг трифазного змінного струму справедливі для нормальних (безаварійних) умов роботи електричних мереж.
В аварійному режимі роботи трифазної електричної мережі змінного струму один з фазних проводів, наприклад, електромережі з заземленою нейтраллю (у системі TN ) Може бути замкнутий на землю (при спрацьовуванні системи захисного заземлення, падіння фазного проводу на землю і т.п.) через опір R зм (Рис. 6).
Мал. 6. Однофазное (однополюсное) дотик до струмоведучих частин в аварійному режимі роботи електромережі.
R зм - опір замикання фазного проводу ( L 2 ) на землю.
Сила струму, що проходить через тіло людини, що стосується в цій ситуації одного з справних фазних проводів ( L 1 , L 3 ), Визначається з рівняння
де R зм - опір замикання фазного проводу на землю, Ом.
Якщо при цьому R зм ~ 0 або набагато менше і R 0 , і R h , То їм можна знехтувати, тоді сила струму, що проходить через тіло людини, буде визначатися за формулою
т. е. людина буде включатися в електричний ланцюг у дві фази, причому друга фаза підключається до нього через ноги і на величину I h буде робити істотний вліяніепереходное опір R п .
При напрузі до 1000 В в виробничих умовах широкого поширення набули обидві розглянуті вище схеми трифазних електричних мереж змінного струму: трьохпровідна з ізольованою нейтраллю (система IT ) І чьотирьох з заземленою нейтраллю (система TN ).
Електричну мережу з ізольованою нейтраллю доцільно застосовувати в тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень опору ізоляції фазних проводів і незначну ємність останніх щодо землі. Такими є електричні мережі малоразветвлённие, які не піддаються впливу агресивного середовища і знаходяться під постійним наглядом кваліфікованого персоналу. Так, наприклад, у вугільних шахтах використовуються тільки електромережі з ізольованою нейтраллю.
Електричну мережу з заземленою нейтраллю слід застосовувати там, де неможливо забезпечити гарну ізоляцію проводів (наприклад, з-за високої вологості або агресивного середовища), коли не можна швидко відшукати або усунути пошкодження ізоляції, або коли ємнісні струми електромережі внаслідок значної її розгалуженості досягають великих значень, небезпечних для людини.
При напрузі понад 1000 В з технологічних причин електричні мережі напругою до 35 кВ включно мають ізольовану нейтраль, понад 35 кВ - заземлену. Оскільки такі електромережі мають велику ємність проводів відносно землі, для людини однаково небезпечним є дотик до їх фазним проводам незалежно від режиму роботи нейтралі енергоджерела. Тому режим роботи нейтралі електромережі напругою понад 1000 В за умовами безпеки не вибирається.
В процесі експлуатації електроустановок не виключена можливість дотику людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. У більшості випадків небезпечно дотик до струмоведучих частин трапляється, коли людина стоїть на землі, а взуття П має деяку електропровідність.
В умовах туристського комплексу Найбільш типові дві схеми включення тіла людини в електричному ланцюзі: Між двома проводами 1 між проводом і землею. У трифазних мережах змінного струму перша схема називається - двофазним включенням, а друга - однофазним. У готельному господарстві, крім трифазних мереж змінного струму, широко застосовуються однофазні для харчування різних побутових приладів (пилососів, холодильників, прасок).
Схема включення людини в однофазну двухпроводной мережу, ізольовану від землі, наведена на рис. 4.1.
Мал. 4.1. Дотик людини до проводу однофазної двухпроводной мережі при режимі її роботи: а - нормальному; б - аварійному; А, N - позначення проводів.
Подібні мережі виходять за допомогою розділових трансформаторів. При нормальному режимі роботи і якісної ізоляції проводів дотик до одного з них зменшує небезпеку ураження електричним струмом.
При аварійному режимі (рис.4.1, б), коли один з проводів замкнений на землю, ізоляція його виявляється шунтіруемой опором замикання проводу на землю, яке як завжди настільки мала, що може бути прийнято рівним нулю. Для створення однофазних двопровідних мереж заземленим проводом застосовують однофазні трансформатори, а для отримання напруги 220 Внутрьохфазній мережі приєднуються до фазного і нульового проводів. В обох випадках виникає електричний ланцюг, однією з ділянок якого є тіло людини. Шлях струму через тіло людини в першому випадку може бути "рука - нога", а в другому - "рука - рука". Можливі й інші випадки включення людини в електричний ланцюг, наприклад, торкання струмоведучих частин особою, головою, шиєю або включення на шляху струму "нога - нога".
Трифазні чьотирьох мережі з заземленою нейтраллю. При двофазному (двополюсний) дотику людина опиняється під повним робочим напругою установки. При однополюсного дотику, який буває частіше, ток залежить не тільки від напруги установки і опору тіла людини, але і від режиму нейтралі, стану ізоляції мережі, підлоги, взуття людини.
Розглянемо особливості різних електричних мереж. У туристичному комплексі поширені чотири провідні мережі з наглухо заземленою нейтраллю напругою до 1000 В, наприклад 380/220 В. Джерелом живлення служить трифазний понижуючий трансформатор, вторинні обмотки якого з'єднані "зіркою". Наглухо заземлена нейтраль вторинної обмотки понижувального трансформатора (наприклад, 1000/400 В) обумовлює режим, при якому напруга будь-фази вторинної мережі щодо землі не перевищує фазного напруги, тобто для трансформатора з вторинною напругою 400 В воно буде не більше 230 В (в споживача 220 В). Крім того, в разі порушення ізоляції між первинною і вторинною обмотками при робочому заземлении нейтрали найвища напруга, переходить до вторинної мережі по відношенню до землі, значно знижується завдяки невеликому опору заземлення нейтрали (2,4,8 Ом і більше для напруги 660, 380 і 220 В трифазного мережі (Держстандарт 12.1.030-81)).
Спрощена схема, яка пояснює однополюсний дотик людини до чьотирьох мережі з глухим заземленням нейтралі джерела живлення (трансформатора або генератора), представлена \u200b\u200bна рис. 4.2.
Мал. 4.2. Однофазное включення людини в мережі з наглухо заземленою нейтраллю джерела живлення (трансформатора).
Через малий опір розтікання струму робочого заземлення нейтрали в порівнянні з опором тіла людини воно дорівнює нулю. Дотик людини, який стоїть на землі (або на заземленою конструкції, підлозі), обумовлює замкнутий електричний ланцюг: обмотка джерела живлення - провід лінії - тіло людини - земля - \u200b\u200bпровід - робоче заземлення - обмотка джерела. На ділянці кола "тіло людини" на нього діє фазна напруга мережі 220 В. Якщо при цьому взуття людини електропровідне, то підлогу або конструкція, на якій вона стоїть, також будуть електропровідними, і практично вся та напруга буде докладено до людини по шляху "рука - ноги ". Якщо в несприятливих умовах опір тіла людини буде 1000 Ом, то через неї пройде струм, рівний 220 мА, що смертельно небезпечно для неї. Якщо ж опір взуття і підлоги в сумі виявляться порівнянними з опором тіла людини, то струм через нього буде менше. Наприклад, при великому опорі ділянки "взуття - підлога" (10000 Ом) струм через людини буде 20 мА. тобто значно менш небезпечним, але викликає біль, судоми, а в деяких випадках неможливість потерпілого самостійно звільнитися від дії струму. Це доводить, що однофазний дотик людини до мережі з наглухо заземленою нейтраллю завжди небезпечний.
На практиці експлуатації електроустановок можливі випадки замикання на землю струмоведучих частин, наприклад через корпус електроприймача або металеву конструкцію електропроводки. Якщо таке замикання виявиться глухим, тобто малий перехідний опір, то установка через однофазне коротке замикання відключається максимальним струмкова захистом (перегорає плавкахвставка запобіжника або відключається автоматичний вимикач). Після цього нормальний режим роботи інший електромережі відновлюється.
Гранично допустимі рівні напруги дотику і струму при аварійному режимі роботи виробничих і побутових електроустановок в туркомплексах напругою до 1000 В і частотою 50 Гц не повинні перевищувати значень, зазначених в табл. 4.1 (Держстандарт 12.1.038-82).
Таблиця 4.1.
Гранично допустимі рівні напруги дотику і струму
|
нормована величина |
Тривалість дії струму, з |
нормована величина |
|||
Трифазні мережі з ізольованою від землі нейтраллю.
Розміщення електричної енергії на другу сходинку електропостачання виробничих підприємств, міст і селища здійснюється за допомогою кабельних (в містах), або повітряних (в селищах) ліній при номінальній напрузі електроприймачів (знижувальних трансформаторів підприємств, житлових масивів) при 6. 10 або 35 кВ. Ці електричні мережі роблять з ізольованими від землі нейтралями I фазами джерел живлення (трансформаторів районних підстанцій енергосистеми) або нейтралями, заземленими через значні індуктивні опору, включаються для зменшення ємності становить струму однофазного замикання на землю.
При однофазному замиканні на землю в мережі з ізольованою від землі нейтраллю в місці замикання на землю буде протікати струм, викликаний робочою напругою установки і провідність фаз щодо землі.
Мережах з ізольованою нейтраллю досить ефективні при порівняно невеликій їх протяжності. У цьому випадку ємність проводів відносно землі ми можемо прийняти рівною нулю, а опір проводів досить великим.
На рис. 4.3 показано включення людини в трифазне мережах з ізольованою нейтраллю.
Мал. 4.3. Дотик людини до проводу трифазної 3-провідної мережі з ізольованою нейтраллю при нормальному режимі роботи А. В, С - позначення проводів.
У мережах з ізольованою нейтраллю при нормальній роботі небезпека ураження електричним струмом людини, доторкнулася до однієї з фаз. залежить від опору провідника щодо землі, тобто зі збільшенням опору небезпека зменшується.
Захисне заземлення - один із захисних заходів проти ураження людини електричним струмом при дотику до металевих НЕ струмопровідних частин з пошкодженою ізоляцією (наприклад, замикання на корпус). Мета такого заземлення полягає в навмисному електричному з'єднанні із землею або ТІ еквівалентом металевих НЕ струмопровідних частин, які можуть опинитися під напругою, за допомогою заземлених пристроїв (сукупність заземлювача і заземлюючих провідників). Як заземлитель служить один або кілька металевих електродів (наприклад, сталевих стрижнів, труб), які знаходяться в землі, забезпечуючи досить малий перехідний опір. Опір заземленого пристрою називають сумарним опором, що складається з опору розтікання струму заземлення та опору заземлених провідників.
Розглянемо дію захисного заземлення. Якщо корпус електродвигуна (апарату оболонки кабелю) не має надійного з'єднання з землею і в результаті пошкодження ізоляції має контакт з струмопровідної частиною, то станеться однофазное включення людини в ланцюг струму.
У мережі при замиканні на корпус виникає однофазне замикання на землю.
Внаслідок відносно невеликого струму, що протікає на землю, встановлені захистом не відключиться і надалі буде працювати в аварійному режимі. Але через корпус машини або апарату з пошкодженою ізоляцією протікати струм, і між корпусом 1 землею з'явиться напруга щодо землі (рис. 4.4).
Мал. 4.4. Замикання на корпус електродвигуна, підключеного до мережі з ізольованою нейтраллю.
Людина, яка опиниться під напругою дотику, що може бути значним і залежить від того, де знаходяться ноги людини, а також від електричної провідності (опору) взуття. Як завжди напруга дотику менше напруги щодо землі.
Таким чином, розмір величини напруги заземленого корпусу щодо землі, а отже, і напруга дотику залежать від опору землі, і напруга дотику залежить від опору заземленого пристрою. Для того щоб напруга дотику була по можливості мінімальною, потрібно мати малий опір заземленого пристрою. Електроустановки не заземлюють при напрузі 42 В і нижче змінного струму 1 110 В і нижче постійного струму у всіх приміщеннях і умовах роботи без підвищеної небезпеки.
Частини електрообладнання, що підлягають заземленню. Заземлення підлягають: корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів; приводи електричних апаратів і вторинні обмотки зварювальних трансформаторів; каркаси розподілених щитів, щити управління, освітлювальних і силових шаф; металевих конструкцій розподілених пристроїв кабельних ліній. Заземлення не підлягають: арматура підвісних і опорних ізоляторів; кронштейни і освітлювальна арматура при установці їх на дерев'яних опорах і конструкціях; електрообладнання, встановлене на металевих заземлених конструкціях, якщо в місцях контакту з ними металевих НЕ струмоведучих частин електроустаткування забезпечений надійний електричний контакт. Не підлягають заземленню також корпусу приладів і реле, встановлених на щитах, в шафах 1 стінках камер розподільних пристроїв; корпусу електроприймачів з подвійною або посиленою ізоляцією, наприклад, електродриль, пральних машин, Електробритв.
Замулення в електроустановках і мережах напругою до 1000 В називається навмисне електричне з'єднання металевих неструмоведучих елементів установки, нормально ізольованих від струмопровідних частин, які не перебувають під напругою (корпуси електроустаткування, кабельних конструкцій), з нульовим захисним провідником.
Нульовим захисним провідником в електроустановках напругою до 1000 В є провідник, який з'єднує занулені частини (корпуса електроустаткування) з наглухо заземленою нейтраллю точкою обмотки джерела струму (генератора або трансформатора) або її еквівалентом (Держстандарт 12.1.030-811 Держстандарт 12.1.009- 76).
В електроустановках з наглухо заземлений нульовим проводом при замиканні на занулені металеві конструкційні неструмо-провідні частини повинно бути забезпечено автоматичне відключення обладнання з пошкодженою ізоляцією, так як при цьому виникає однофазне коротке замикання.
Нульові захисні дроти заземлення безпосередньо в джерелах живлення, тобто на підстанціях або електростанціях. Крім основного робочого заземлення нейтрали, слід виконувати повторні заземлення нульового проводу в мережі, знижує загальний опір заземлення нейтрали і служить резервним заземленням при обриві нульового заземлення проводу (рис. 4.5).
Мал. 4.5. Принципова схема захисного замулення: 1 - електроустановка; 2 - максимальний струменевий захист
Повторні заземлення на повітряних лініях роблять через кожні 250 м їх довжини, на їх кінцях, у розгалужень і відгалужень від магістралей високовольтних ліній при довжині відгалужень 200 м 1 більше, а також у вводів повітряних магістралей в будинок.
При електропостачанні по кабельних лініях напругою 380/220 В повторне заземлення нульового проводу виконується в введенні в приміщення, в яких передбачається пристрій занулення електроприладів. Усередині цих приміщень повинна бути магістраль повторного заземлення нульового проводу, до якої приєднується належні занулення об'єкти.
Для повторного заземлення нульового проводу слід по можливості використовувати природні заземлювачі, виключаючи мереж постійного струму, де повторні заземлення повинні бути з використанням тільки штучних заземлювачів. Опір заземлювального пристрою кожного з повторних заземлень не повинно більше 10 Ом.
З огляду на, що за нульовим дроти навіть при нерівномірному навантаженні проходить струм, значно менше, ніж в фазних проводах, перетин нульового робочого проводу для чотирьох провідних магістралей вибирається рівним приблизно Половині перетину фазних проводів. В однофазних відгалуженнях від магістралей фаза - нуль перетину нульового проводу має бути таким же, як і фазного, оскільки по ньому проходить струм, який дорівнює струму фазного проводу.
Опір занулених проводів повинно бути настільки малим, щоб при замиканні фази на корпус струм однофазного короткого замикання був достатній для миттєвого спрацьовування захисту максимального струму. Згідно ПУЕ. струму ланцюга фаза - нуль при замиканні на корпус повинен не менше ніж в 3 рази перевищувати номінальний струм відповідного запобіжника.
При захисті електроустановки автоматичним вимикачем занулюючих провід вибирають з таким розрахунком, щоб в петлі фаза - нуль забезпечити струм короткого замикання, який не перевищує вставку струму спрацьовування вимикача в 1,4 рази.
Удвох провідних відгалуженнях фаза - нуль, які живлять однофазні електроприймачі, захисний апарат (запобіжник, однополюсні вимикачі) встановлюють тільки на фазному проводі, якщо в цьому відгалуженні є частини, які підлягають занулення. З метою електробезпеки при монтажі лампових патронів фазний провід приєднується до центрального контакту патрона (п'яти), а нульовий - до нарізної частини патрона. Це застереже від нещасного випадку при випадковому дотику до цоколю лампи (наприклад, під час П заміни) без відключення від мережі. При зануленні доосвітленій арматури слід приєднати окремі відгалуження від нульового проводу, а не користуватися з цією метою токопроводящей нульовим проводом.
Так як від опору електричного кола Rістотно залежить величина електричного струму, що проходить через людину, то тяжкість ураження багато в чому визначається схемою включення людини в ланцюг. Схеми утворюються при контакті людини з провідником ланцюгів залежать від виду застосовуваної системи електропостачання.
Найбільш поширені електричні мережі, в яких нульовий провід заземлений, т. Е. Накоротко з'єднаний провідником з землею. Дотик до нульового проводу практично не представляє небезпеки для людини, небезпечний тільки фазний провід. Однак розібратися, який з двох проводів нульовий, складно - на вигляд вони однакові. Розібратися можна використовуючи спеціальний прилад - визначник фази.
на конкретних прикладах розглянемо можливі схеми включення людини в електричний ланцюг при дотику до провідників.
Двофазне включення в ланцюг.Найбільш рідкісним, але і найбільш небезпечним, є дотик людини до двох фазних дротів або провідникам струму, сполученим з ними (рис. 2.29).
У цьому випадку людина виявиться під дією лінійної напруги. Через людини потече струм по шляху «рука-рука», т. Е. Опір ланцюга буде включати тільки опір тіла (Д,).
 |
Якщо прийняти опір тіла в 1 кОм, а електричну мережу напругою 380/220 В, то сила струму, що проходить через людину, буде дорівнює
Це смертельно небезпечний струм. Тяжкість електротравми або навіть життя людини буде залежати насамперед від того, як швидко він звільниться від контакту з провідником струму (розірве електричний ланцюг), бо час впливу в цьому випадку є визначальним.
Значно частіше зустрічаються випадки, коли людина однією рукою стикається з фазним проводом або частиною приладу, апарата, який випадково або навмисно електрично з'єднаний з ним. Небезпека ураження електричним струмом в цьому випадку залежить від виду електричної мережі (з заземленою або ізольованою нейтраллю).
Однофазное включення в ланцюг в мережі з заземленою нейтраллю(Рис. 2.30). У цьому випадку струм проходить через людину по шляху «рука-ноги» або «рука-рука», а людина буде перебувати під фазною напругою.
У першому випадку опір ланцюга буде визначатися опором тіла людини (I_,взуття (R o 6),основи (R ж),на якому стоїть людина, опором заземлення нейтрали (R H),і через людину потече струм
опір нейтрали R Hневелика, і їм можна знехтувати в порівнянні з іншими опорами ланцюга. Для оцінки величини протікає через людину струму приймемо напругу мережі 380/220 В. Якщо на людину надіта ізолює суха взуття (шкіряна, гумова), він стоїть на сухому дерев'яній підлозі, опір ланцюга буде великим, а сила струму за законом Ома невеликий.
Наприклад, опір підлоги 30 кОм, шкіряного взуття 100 кОм, опір людини 1 кОм. Струм, що проходить через людину
Цей струм близький до граничного відчутного струму. Людина відчує протікання струму, припинить роботу, усуне несправність.
Якщо людина стоїть на вологій землі в сирої взутті або босоніж, через тіло буде проходити струм
Цей струм може викликати порушення в роботі легенів і серця, а при тривалому впливі і смерть.
Якщо людина стоїть на вологому грунті в сухих і цілих гумових чоботях, через тіло проходить струм
Вплив такого струму людина може навіть не відчути. Однак навіть невелика тріщина або прокол на підошві чобота може різко зменшити опір гумової підошви і зробити роботу небезпечною.
Перед тим як приступити до роботи з електричними пристроями (особливо тривалий час не перебувають в експлуатації), їх необхідно ретельно оглянути на предмет відсутності пошкоджень ізоляції. Електричні пристрої необхідно протерти від пилу і, якщо вони вологі- просушити. Мокрі електричні пристрої експлуатувати не можна! Електричний інструмент, прилади, апаратуру краще зберігати в поліетиленових пакетах, щоб виключити потрапляння в них пилу або вологи. Працювати треба у взутті. Якщо надійність електричного пристрою викликає сумніву, треба підстрахуватися- підкласти під ноги сухий дерев'яний настил або гумовий килимок. Можна використовувати гумові рукавички.
Другий шлях протікання струму виникає тоді, коли другий рукою людина стикається з електропровідними предметами, з'єднаними з землею (корпусом заземленого верстата, металевої або залізобетонною конструкцією будівлі, вологою дерев'яною стіною, водопровідною трубою, опалювальної батареєю і т. П.). У цьому випадку струм протікає по шляху найменшого електричного опору. Зазначені предмети практично накоротко з'єднані з землею, їх електричний опір дуже мало. Тому опір ланцюга дорівнює опору тіла і через людину потече струм
Ця величина струму смертельно небезпечна.
При роботі з електричними пристроями не торкайтеся другою рукою до предметів, які можуть бути електрично з'єднані з землею. Робота в сирих приміщеннях, при наявності поблизу від людини добре проводять предметів, з'єднаних з землею, представляє виключно високу небезпеку і вимагає дотримання підвищених заходів електричної безпеки.
В аварійному режимі (рис. 2.30, б), коли одна з фаз мережі (інша фаза мережі, відмінна від фази, до якої доторкнулася людина) виявилася замкнутою на землю, відбувається перерозподіл напруги, і напруга справних фаз відрізняється від фазної напруги мережі. Торкаючись до справної фазі, людина потрапляє під напругу, яка більше фазного, але менше лінійного. Тому при будь-якому шляху протікання струму цей випадок більш небезпечний.
Однофазное включення в ланцюг в мережі з ізольованою нейтраллю(Рис. 2.31). На виробництві для електропостачання силових електроустановок знаходять застосування трипровідні електричні мережі з ізольованою нейтраллю. У таких мережах відсутній четвертий заземлений нульовий провід, а є тільки три фазних проводи. На цій схемі прямокутниками умовно показані електричні опори r А,r в, r зізоляції проводу кожної фази і ємності З А, С в, С зкожної фази відноси __________________________
що знаходяться під значно більшими напругами, а значить, і більш небезпечними. Однак основні висновки і рекомендації для забезпечення безпеки практично такі ж.
Навіть якщо не враховувати опір ланцюга людини (людина стоїть на вологій землі в сирої взуття), що проходить через людину струм буде безпечний:
Таким чином, хороша ізоляція фаз є запорукою забезпечення безпеки. Однак при розгалужених електричних мережах домогтися цього нелегко. У протяжних і розгалужених мереж з великим числом споживачів опір ізоляції мало, і небезпека зростає.
Для протяжних електричних мереж, особливо кабельних ліній, ємністю фаз не можна нехтувати (CV0). Навіть при дуже хорошій ізоляції фаз (г \u003d оо) струм потече через людини через ємнісний опір фаз, і його величина буде визначатися за формулою:
Таким чином, протяжні електричні ланцюги промислових підприємств, що володіють високою ємністю, мають високу небезпекою, навіть при хорошій ізоляції фаз.
При порушенні ж ізоляції будь-якої фази дотик до мережі з ізольованою нейтраллю стає більш небезпечним, ніж до мережі із заземленим нульовим проводом. В аварійному режимі роботи (рис. 2.31, б)струм, що проходить через людину, доторкується до справної фазі, буде стікати по ланцюгу замикання на землю на аварійну фазу, і його величина буде визначатися формулою:
Так як опір замикання Д, аварійної фази на землі зазвичай мало, то людина буде перебувати під лінійною напругою, а опір утворилася ланцюга буде дорівнює опору ланцюга людини ____, що дуже небезпечно.
З цих міркувань, а також з-за зручності використання (можливість отримання напруги 220 і 380 В) чотирьох-провідні мережі із заземленим нульовим проводом на напругу 380/220 В набули найбільшого поширення.
Ми розглянули далеко не всі можливі схеми електричних мереж і варіанти дотику. На виробництві ви можете мати справу з більш складними схемами електропостачання, тельно землі.
Для спрощення аналізу приймемо г А - г в= г з \u003d г,а З А= L B\u003d С з \u003d С
Якщо людина доторкнеться до одного з проводів або до якого-небудь предмету, електрично з'єднаного з ним, ток потече через людину, взуття, підстава та через ізоляцію і ємність проводів буде стікати на два інших дроти. Таким чином, утворюється замкнуте електричне коло, в яку, на відміну від раніше розглянутих випадків, включений опір ізоляції фаз. Так як електричний опір справній ізоляції становить десятки і сотні кіло, то загальне електричне опір ланцюга значно більше опору кола, що утворюється в мережі із заземленим нульовим проводом. Т. е. Струм через людини в такій мережі буде менше, і дотик до однієї з фаз мережі з ізольованою нейтраллю безпечніше.
Струм через людину в цьому випадку визначається за такою формулою:
де- електричний опір ланцюга людини,
зі \u003d 2я - кругова частота струму, рад / с (для струму промислової частоти \u003d 50 Гц, тому зі \u003d ЮОл).
Якщо ємність фаз невелика (це має місце для непротяжних повітряних мереж), можна прийняти С «0. Тоді вираз для величини струму через людини набуде вигляду:
Наприклад, якщо опір статі 30 кОм, шкіряного взуття 100 кОм, опір людини 1 кОм, а опір ізоляції фаз 300 до Ом, струм, який проходить через людину (для мережі 380/220 В), буде дорівнює
Такий струм людина може навіть не відчути.
1. Які типи електричних мереж найбільш поширені на виробництві?
2. Назвіть джерела електричної небезпеки на виробництві.
3. Що таке напруга дотику і крокова напруга? Як залежать їх величини від відстані від точки стікання струму в землю?
4. Як класифікуються приміщення за ступенем електричної небезпеки?
5. Як впливає електричний струм на людину? Перерахуйте і охарактеризуйте види електротравм.
6. Які параметри електричного струму визначають тяжкість ураження електричним струмом? Вкажіть порогові величини сили струму.
7. Який шлях протікання електричного струму через тіло людини найбільш небезпечний?
8. Вкажіть джерела найбільшою електричної небезпеки на виробництві, пов'язаному з вашої майбутньою професією.
9. Зробіть аналіз небезпеки електричних мереж із заземленою нейтраллю.
10.Дайте аналіз небезпеки електричних мереж з ізольованою нейтраллю.
11. Які дотик до провідників, що знаходяться під напругою, найбільш небезпечно для людини?
12.Почему дотик рукою до предметів електрично з'єднаний з землею (наприклад, водопровідної трубою) при роботі з електричними пристроями різко збільшує небезпеку ураження електричним струмом?
13.Почему при ремонті електричної апаратури потрібно виймати електричну вилку з розетки?
14.Почему при роботі з електричними пристроями необхідно надягати взуття?
15.Як можна зменшити небезпеку ураження електричним струмом?
До таких захворювання, що обтяжує результат електротравми відносяться: підвищення функції щитовидної залози, багато захворювань нервової системи, стенокардія. Особливо треба відзначити вплив алкогольного сп'яніння. Крім того, що людина в стані алкогольного сп'яніння частіше припускається помилок і отримує електротравму, у нього, внаслідок алкогольної інтоксикації, центральна нервова система втрачає свою регулюючу роль в управлінні диханням і кровообігом, що значно обтяжує результат поразки.
Включення людини в ланцюг електричного струму
Причини включення. Людина включається в ланцюг електричного струму при безпосередньому контакті тіла з токоведущей частиною електроустановки, що перебуває під напругою. Зазвичай це відбувається через халатність або в результаті помилкових дій людини, а також з-за несправності електроустановок та технічних засобів захисту. До таких випадків, наприклад, відносяться наступні:
Дотик до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою, в припущенні, що вони знеструмлені;
Дотик під час ремонту, чистки або огляду до раніше знеструмленим струмоведучих частин, але на які сторонньою особою помилково подано напругу або відбулося мимовільне включення несправного пускового пристрою;
Дотик до металевих частин електроустановок, які зазвичай не знаходяться під напругою, але виявилися під напругою щодо землі через пошкодження електричної ізоляції або інших причин (замикання на корпус);
Виникнення крокової напруги на поверхні струмопровідного підстави (підлоги), по якому проходить людина; та ін.
Схеми включення. Людина може включитися в ланцюг електричного струму, доторкнувшись до однієї фазі електроустановки, що перебуває під напругою, одночасно до двох фаз або до нульового захисного провідника і фазі. Зіткнення з нульовим захисним провідником безпечно (рис.2, а, I), інші випадки тягнуть за собою серйозні наслідки.
Мал. 2. Схеми шляхів проходження електричного струму через тіло людини: а - дотик до проводів; б - виникнення напруги дотику; в - Виникнення крокової напруги; I-дотик до нульового проводу; II - дотик до фазового проводу; III - дотик до фазового і нульового проводів; IV - дотик до фазовим проводам; 0 - нульовий провід; 1, 2, 3 - фазні дроти; 4 - нейтральна точка; 5 одиночний заземлювач (електрод); А, Б, В-електроустановки
Однофазное (однополюсное) дотик (рис.2, а, II і III) відбувається найчастіше при заміні ламп і догляді за світильниками, зміні запобіжників і обслуговуванні електроустановок і т.п. В системі з заземленою нейтрально людина виявиться під фазною напругою Uф (в В), яке менше лінійного Uл:
Відповідно менше буде і величина фазного струму, що проходить через тіло людини. Якщо ж людина при цьому надійно ізольований від землі (взутий в діелектричні калоші, підлогу сухою і нетокопроводящих), то однофазне дотик небезпеки не представляє.
Двофазне (двухполюсное дотик) дотик більш небезпечно, тому що людина потрапляє під лінійну напругу (рис. 2, а, IV). Навіть при напрузі 127 В і розрахункової величини опору тіла людини 1000 Ом величина струму в ланцюзі виявиться смертельною (127 мА). При двофазному дотику небезпека ураження не зменшиться і в тому випадку, якщо людина надійно ізольований від землі (підлоги).
Двофазні пркосновенія відбуваються рідко, зазвичай при виконанні робіт під напругою, які строго заборонені.
При пошкодженні ізоляції струмоведучих частин і замиканні їх на корпус електрообладнання може з'явитися значний потенціал. Людина, що доторкнеться в цьому випадку до корпусу електроустановки (рис.2, б), виявиться під напругою дотику Uп (в В)
де Iч - величина струму, що проходить через людину по шляху «рука-нога», А; Rч - опір тіла людини, Ом.
Напругою дотику називають різницю потенціалів двох точок електричного кола, яких одночасно стосується людина, або падіння напруги в опорі тіла людини.
Напруга дотику буде рости в міру збільшення відстані між електроустановкою і заземлювачем, досягаючи максимуму на відстані 20 м і більше. При падінні фазного проводу на поверхні землі виникає зона розтікання струму (рис.2, в).
Людина, що проходить через цю зону, виявиться під кроковим напругою (різниця потенціалів) між двома точками ланцюга струму, що знаходяться один від іншого на відстані кроку (0,8 м). Найбільше крокові напругу буде близько точки замикання і, поступово зменшуючись, на відстані 20 м знизиться до нуля.
Не слід наближатися до впав проводу ближче ніж на 6-8 м. У разі необхідності підходу слід знеструмити провід або одягнути діелектричні калоші (боти).
Психо-емоційна настороженість - «фактор уваги» при роботі з електрострумом
Формування у працюючих психо-емоційної настороженості, «фактор уваги» при роботі з електрострумом - найважливіші умова особистої профілактики електротравматизму. Цей фактор грунтується на знаннях фізіологічної дії електричного струму на організм при попаданні потерпілого в електричний ланцюг.
Зокрема, вирішальну роль у багатьох випадках поразок грає «фактор уваги», т. Е., По суті, тяжкість результату ураження обумовлюється в значній мірі станом нервової системи людини в момент поразки.
Необхідно, щоб людина була «зібраний», що дозволяє очікувати якої-небудь події під час роботи, що вимагає уваги.
Подібне твердження правомірно в основному при ураженні електричним струмом напругою 220-300 В. При великій напрузі важкий результат найчастіше настає від опіків дугою. Тут вже є підстави вважати, що небезпека опіку зростає практично лінійно залежно від значення напруги.
Фактор уваги, безсумнівно, викликає мобілізацію захисних систем організму, посилює через гіпофіз-адреналової систему кровообіг серцевого м'яза, мозкового кровотоку і робить їх більш стійкими до зовнішніх подразників (електротравми).
При факторі уваги розладнати біосистему автоматичного регулювання найважливіших систем організму (центральної нервової системи, кровообігу, дихання) значно важче.
Однак слід зазначити, що роль фактора уваги поки що не знаходить достатнього відображення в захисних заходах при електробезпеки.
Але є впевненість в тому, що нові погляди на електробезпека живої тканини, подальше вивчення природи електричної активності організму людини дозволяє розкрити біофізику механізму ураження людини, що буде враховано в розробці заходів щодо захисту від дії електричного струму.
Заходи, що забезпечують безпечну експлуатацію електрообладнання
Технічні способи і засоби захисту, що забезпечують електробезпеку, вказуються з урахуванням: джерела живлення електроенергією номінальної напруги, Роду і частоти струму; режиму нейтрали, виду виконання; умов зовнішнього середовища; можливості зняття напруги з струмоведучих частин; характеру можливого дотику людини до елементів ланцюга струму.
