Условия поражения человека электрическим током

Анализ опасности электроустановок сводится к определению значения тока, который протекает через тело человека при различных возможных вариантах попадания его под напряжение.

Электрические сети бывают постоянного и переменного токов. Сети переменного тока бывают однофазные и многофазные. Наиболее

263

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Раздел 3

 

распространенные — трехфазные сети переменного тока. По режиму нейтрали трансформатора или генератора трехфазные сети могут быть с изолированной или глухозаземленой нейтралью. Изолированной называют нейтраль, изолированную от заземляющего устройства или присоединенную к нему через аппараты с большим сопротивлением (трансформаторы напряжения, компенсационные катушки). Глухозаземленной называют нейтраль, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через аппараты с малым сопротивлением (трансформаторы тока).

Опасность сетей однофазного тока. Однофазные сети и сети постоянного тока могут быть изолированными от земли, иметь заземленный полюс или среднюю точку (табл. 3.4).

Анализ приведенных формул в табл. 3.4 свидетельствует о том, что наиболее опасным является двухполюсное прикосновение при любом режиме нейтрали относительно земли, поскольку в этом случае ток, который протекает через тело человека, определяется только сопротивлением его тела. Менее опасным является прикосновение к проводу изолированной сети при нормальном режиме работы.

Опасность трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью. Проводники электрических сетей относительно земли имеют емкость и активное сопротивление — сопротивление растекания, равное сопротивлению изоляции и пути тока на землю. В общем эти емкости и сопротивления растекания разные. С целью упрощения анализа допускаем, что они равны, тоесть С^С^С^С и ^r_ll⁼r_h⁼i'_c^=r-

Таким образом, при прикосновении к одному из фазных проводов сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме сила тока проходящего через человека, зависит от сопротивления потерь и емкости сети относительно земли. Замыкание одной из фаз на землю значительно повышает опасность однофазного прикосновения, поскольку в этом случае человек оказывается под напряжением, близким к линейному. Более опасным является двухфазное прикосновение.

Опасность трехфазных электрических сетей с глухо­заземленной нейтралью (табл. 3.5). Трехфазные электрические сети с глухозаземленной нейтралью имеют малое сопротивление между нейтралью и землей. Напряжение любой фазы исправной сети относительно земли равно фазному напряжению.

Таким образом, прикосновение к исправной фазе при замыкании второй фазы на землю более опасно, чем прикосновение к фазе в нормальном режиме работы трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, а наиболее опасным является двухфазное прикосновение.

264

 

 

 

га

н

З"

и

га га

+

о. х

О

Г) ||

it

1- ^

§ 3

со

^ (1

of v

of

ос

щ g

1 С"

^v^ II

§°

t^ О-,

ЧЕЛ

3 х

Фор

PS

o> К

ш н

о o>

»8

фон ЭЬ 0.

га X QJ -Q

ходящег ику в од

m н О <L>

шя че.скую

^=

•Вся

\

•us

S.5

т

^4;

"Г

С о

2 cL

,'

..

- tt я о

§ ь

\ 1___

/

•х о.

га a>

\

Uli

°s

1 S

і

—c=]—

III'

я

f Я

<U в

и

расч овен

^в и

3 ^s

о

ч g<

S

s

>,

Форм; при

го "Г"

ЗВ0ДНИ1

a С a С"

заземл

о га ex

о.

ристі ги

a. с к

S и

a *

о

< ИСП

ыкан

QJ tu Ё °

a>., ■Г си

э

a

s

зам

ара

X X -0

£ a ее

«=t о О О ГП ("I

вен

S

ГО

X

§

о

g 5 * 5 в- §

о PC

с >->

та

ико

S

о ^с с X Z? 5!

о

вод

ВОД

ё:

■о S

С

IX X

с

про

про

265

 

 

 

 

 

 

 

 

			П р о д (	> л ж е н и е табл	и ц ы ЗА
Прикосновение к одному из проводов сети с заземленной	ь
средней точкой
ЧСЛ (
		7 Им---'
Прикосновение к двум полюсам
земли	С			и ЧЕЛ
	у

О r>

О

Со

й; 51

СП

Обозначения: U — напряжение. В; R,_IEJI — сопротивление тела человека, Ом; г — токи утечки проводов, А; R„ — сопротивление заземления полюса, Ом; R_K — сопротивление короткого замыкания; R — сопротивление' заземления средней точки, Ом.

Формулы для расчета тока, проходящего через человека, в трехфазных электрических сетях

Таблица 3.5

 

Характеристика сети

Схема включения человека в электрическую сеть

Формула для расчета силы тока

С изолированной нейтралью

I___ rw^

Прикосновение к одному из фазных проводов (однофазное прикосновение)

при С =-0

 

Прикосновение к двум фазам исправной сети

г _ Л//'/

 

Прикосновение к исправной фазе неисправной сети

1___ /^ѵч-

ї

при R<<R_4EJI и

І _ Лін

' ЧЕЛ *

СО

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Раздел 3

 

О S

ѵ ѵ

о?

и

v

Анализ различных случаев прикосновения человека к проводам трехфазных электрических сетей показывает следующее:

— менее опасным является однофазное прикосновение к проводу
исправной сети с изолированной нейтралью;

— при замыкании одной из фаз на землю опасность однофазного
прикосновения к исправной фазе больше, чем в исправной сети при
любом режиме нейтрали;

— наиболее опасным является двухфазное прикосновение при
любом режиме нейтрали.

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Численно оно равно разнице потенциалов корпуса q>_к и точек земли, на которых находятся ноги человека (рис. 3.13), то есть

 

1іР X -X, ---------- 2л X

 

или

/,р 1

<Рк -V,, = —--------- Г

In \Х, X) 2

(3.2)

 

U г,

(3.3)

 

•В-

•е-

^ S

 

С

а, у С -Ѳ-

Рис. 3.13. Напряжение прикосновения при единичном заземлителе:

I — потенциальная кривая; II — кривая, которая характеризует изменение напряжения

прикосновения U_ІІР при изменении расстояния от заземлителя х

ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Раздел 3

 

Величину а называют коэффициентом напряжения прикосновения. В пределах зоны растекания тока a<1, а за границами этой зоны a = 1.

Напряжение прикосновения растет с увеличением расстояния от заземлителя, и за границами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе оборудования.

Ток, который протекает через человека

^Ѵ£7 ~ п ~ (3.4)

ЧЕЛ

Шаговое напряжение — это напряжение между двумя точками цепи тока, которые находятся друг от друга на расстоянии шага и на которых одновременно стоит человек. Численно шаговое напряжение равно разнице потенциалов точек, на которых находятся ноги человека (рис. 3.14).

Аналогично напряжению прикосновения

(3.7)

где ß — коэффициент шагового напряжения, который зависит от вида заземлителя, расстояния от заземлителя и длины шага (чем ближе к заземлителю и чем больше шаг, тем больше величина ß)\

(3.8)

ах х(х-та)

Напряжение прикосновения максимально около заземлителя и уменьшается с отдалением от заземлителя. Вне границ поля растекания оно равно нолю. Шаговое напряжение также растет с увеличением длины шага.

Ток, обусловленный шаговым напряжением

 

Рис. 3.14. Шаговое напряжение

При расположении одной ноги человека на расстоянии х от заземлителя и ширине шага а (в практических расчетах а = 0,8 м)

2jr;r(.v+

2jt \х x

или

(3.5) (3.6)

х+а)

U

_ и

(3.9)

R

Условия поражения человека напряжением прикосновения и шаговым напряжением разные, поскольку ток протекает различными путями. При напряжении прикосновения — через грудную клетку, а при шаговом напряжении — по нижней петле. Значительное шаговое напряжение вызывает судороги в ногах, человек падает, потом цепь тока замыкается вдоль всего тела человека.

3.4.8. СИСТЕМЫ СРЕДСТВ И МЕРОПРИЯТИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Применяемые в электроустановках защитные меры условно можно разделить на две группы: те, которые обеспечивают безопасность при нормальном режиме работы электроустановок и те, которые обес­печивают безопасность при аварийном режиме работы.