§ 3. Nebezpečenstvo úrazu elektrickým prúdom.

Schéma jednofázového pripojenia osoby k sieti trojfázového prúdu s uzemneným neutrálom.

K úrazu elektrickým prúdom dochádza, keď je elektrický obvod uzavretý cez ľudské telo. K tomu dochádza, keď sa človek dotkne aspoň dvoch bodov elektrického obvodu, medzi ktorými je určité napätie. Zahrnutie osoby do okruhu môže nastať niekoľkými spôsobmi: medzi drôtom a zemou, nazývané jednofázové pripojenie; medzi dvoma vodičmi - dvojfázové pripojenie. Tieto schémy sú najtypickejšie pre trojfázové siete striedavého prúdu. Je tiež možné prepínať medzi dvoma vodičmi a uzemnením súčasne; medzi dvoma bodmi na Zemi s rôznymi potenciálmi atď.

Jednofázové pripojenie osoby do siete predstavuje priamy kontakt osoby s časťami elektrickej inštalácie alebo zariadenia, ktoré sú normálne alebo náhodne pod napätím. V tomto prípade sa stupeň nebezpečenstva zranenia bude líšiť v závislosti od toho, či má elektrická sieť uzemnený alebo izolovaný neutrál, ako aj v závislosti od kvality izolácie sieťových vodičov, jej dĺžky, prevádzkového režimu a mnohých ďalších parametre.

Pri jednofázovom pripojení k sieti s uzemneným neutrálom sa osoba dostane pod fázové napätie, ktoré je 1,73-krát menšie ako lineárne, a je vystavené prúdu, ktorého veľkosť je určená hodnotou fázového napätia inštalácie. a odpor ľudského tela (obr. 69). Dodatočný ochranný účinok poskytuje izolácia podlahy, na ktorej človek stojí, a obuv.

Ryža. 69. Schéma jednofázového pripojenia osoby k sieti trojfázového prúdu s uzemneným neutrálom

V štvorvodičovej trojfázovej sieti s uzemneným neutrálom teda prúdový obvod prechádzajúci človekom zahŕňa odpor jeho tela, ako aj odpor podlahy, obuvi a uzemnenie neutrálu zdroja prúdu. (transformátor a pod.). V tomto prípade aktuálna hodnota

kde U l - lineárne napätie, V; Rt - odpor ľudského tela, Ohm; R p - odpor podlahy, na ktorej sa osoba nachádza, Ohm; R rev - odpor topánok osoby, Ohm; R 0 - neutrálny odpor uzemnenia, Ohm.

Ako príklad uvažujme dva prípady jednofázového pripojenia osoby k trojfázovej štvorvodičovej elektrickej sieti s uzemneným neutrálom pri U l = 380 V.

Prípad nepriaznivých podmienok. Osoba, ktorá sa dotkne jednej fázy, je na vlhkej zemi alebo vodivej (kovovej) podlahe, má vlhké topánky alebo kovové klince. V súlade s tým akceptujeme odpor: ľudské telo R t = 1000 Ohm, pôda alebo podlaha R p = 0; topánky R rev = 0.

Neutrálny uzemňovací odpor R0 = 4 Ohmy sa neberie do úvahy kvôli jeho nevýznamnej hodnote. Cez ľudské telo bude prechádzať prúd

byť životu nebezpečný.

Prípad výhodných podmienok. Človek je na suchej drevenej podlahe s odporom R p = 60 000 Ohm, na nohách má suché nevodivé (gumené) topánky s odporom R rev = 50 000 Ohm. Potom ľudským telom prejde prúd

čo je pre človeka dlhodobo prijateľné.

Suché podlahy a gumená obuv majú navyše výrazne väčšiu odolnosť v porovnaní s hodnotami akceptovanými pre výpočet.

Tieto príklady ukazujú veľký význam izolačných vlastností podlahy a obuvi pre zaistenie bezpečnosti osôb pracujúcich v podmienkach možného kontaktu s elektrickým prúdom.

ELEKTRICKÁ BEZPEČNOSŤ JE UZNÁVANÁ NUTNOSŤ

Evgeniy Ivanov, spolupredseda problémovej komisie "Elektrická bezpečnosť" Medzinárodnej akadémie vied ekológie a bezpečnosti života, doktor technických vied, profesor Katedry bezpečnosti života na SPGETU "LETI"

V minulom čísle nášho časopisu sme začali rozhovor o základoch elektrickej bezpečnosti vo svetle moderných požiadaviek. Zvažovali sa typy pôsobenia elektrického prúdu na ľudské telo a prvé dve možné schémy na zaradenie osoby do prúdového okruhu: bipolárny a unipolárny dotyk. Teraz budeme hovoriť o nasledujúcich typických schémach elektrického šoku.

ZVYŠKOVÝ POPLATOK

Zvyškovým nábojom sa rozumie náboj na kondenzátore, ktorý zostane nejaký čas po vypnutí zdroja energie. Obvod na pripojenie osoby k elektrickému obvodu sa vytvorí, keď sa dotkne jedného z vinutí kondenzátora.

Podmienky pre tvorbu reťazcov
Každá sieť alebo zariadenie má kapacitu vzhľadom na zem (telo) a medzi pólmi (fázami).
Ak je izolačný odpor vysoký, potom po odstránení prevádzkového napätia alebo po meraniach megohmetrom môže potenciál na častiach nesúcich prúd v dôsledku zvyškového náboja kondenzátora zostať dlhý čas. Ak sa človek dotkne živej časti, dochádza k prechodnému procesu vybíjania kondenzátorov cez jeho telo.
Procesy podobné tým, ktoré sú uvedené, sa vyskytujú aj pri práci v obvodoch s indukčnosťami. Podľa Pravidiel prevádzky elektrických inštalácií je teda potrebné každoročne vypínať výkonové transformátory a sledovať ohmický odpor ich vinutí.
V prenosných ohmmetroch sa zvyčajne používajú zdroje konštantného napätia 4-6 V. Pri odpojení ohmmetra napríklad od nízkonapäťového vinutia počas procesu vybíjania jeho indukčnosti sa prúdový impulz transformuje na vysokonapäťové vinutie. . Ak sa v tomto okamihu človek dotkne jeho pólu, potom je nevyhnutné sekundárne zranenie.

Možné následky zvyškového náboja
Zoberme si túto schému elektrického šoku pomocou príkladu jednofázovej siete.

Označenia na diagrame: Rh - odpor ľudského tela, R a R2, C a C2 - ekvivalentný izolačný odpor a kapacita pólov voči zemi, C12 - ekvivalentná kapacita medzi pólmi (vrátane usmerňovacích filtračných kondenzátorov), U0 - zvyškové napätie.
Akceptujeme (R, R2) > Rh, čo je legálne, keďže pri nízkych hodnotách izolačného odporu zvyškový náboj rýchlo mizne a sieť sa z hľadiska možnosti zásahu človeka elektrickým prúdom stáva bezpečnou.
Výpočtovú schému zjednodušíme rozdelením kontajnera C12 na dva sériovo zapojené kontajnery s hodnotou 2 C12 každý (obr.b). Konečná schéma výpočtu (obr. c) nám umožňuje určiť vybíjací prúd kapacity C, + 2 C12 cez odpor Rh pri počiatočnom napätí 11^2 pomocou známeho vzorca:
lh = U0exP(-t/Rh(Cl + 2C12))/2Rh.
Maximálna hodnota prúdu lh je teda určená hodnotou zvyškového napätia U0 a odporom ľudského tela a trvanie procesu prechodu závisí od veľkosti kapacít voči zemi a medzi pólmi sieť.
Zvyčajným výsledkom zvyškového náboja je sekundárne zranenie.

Ochranné opatrenia
Jedno zo základných bezpečnostných pravidiel vyplýva zo vzorca pre lh: Po odpojení prevádzkového napätia sa nedotýkajte živých častí bez toho, aby ste najskôr vybili nádobu.
Pri vybíjaní nádob by ste mali pripojiť drôt iskriska (sonda) k uzemnenej konštrukcii (časti) a potom sa dotknúť časti, ktorá vedie prúd, sondou.
Uvedenú postupnosť operácií nemožno zmeniť, pretože v tomto prípade bude výbojový prúd prechádzať ľudským telom.

NABÍJANIE STATICKEJ ELEKTRINY
Schéma pripojenia osoby k okruhu
V tomto režime sa človek dotkne kovového predmetu izolovaného od zeme alebo konštrukcie vyrobenej z izolačného materiálu, ktorý nesie náboj statickej elektriny. Dotknúť sa uzemnenej kovovej konštrukcie je možné aj vtedy, keď je človek na podlahe z izolačného materiálu a sám nesie náboj statickej elektriny.
Podmienky pre tvorbu reťazcov
Náboje statickej elektriny vznikajú pohybom (trením) pevných, kvapalných alebo plynných dielektrík voči iným vodivým alebo nevodivým materiálom.
Možné následky statickej elektriny
Možnosť tvorby nábojov statickej elektriny výrazne vzrástla s rozšíreným používaním plastových materiálov (potrubia, podlahové krytiny a pod.) s vysokou odolnosťou.
Poplatky za statickú elektrinu vytvárajú vysoký potenciál. Takže pri čerpaní paliva, napríklad pri nalievaní benzínu do nádrže automobilu, mosadzný hrot gumovej hadice dostane náboj Qst. Jeho potenciál voči zemi (alebo nádrži) bude Ust = Qst/C = 1,5 е 14 kV závislosti od rýchlosti čerpania (tu C je kapacita špičky vzhľadom k zemi alebo nádrži - nekonečne malá hodnota). Ak sa osoba dotkne takto nabitého predmetu, môže dôjsť k sekundárnemu poraneniu alebo popáleniu iskrou.
Ľudské telo vo vzťahu k zemi má kapacitu asi 200 pF. Ak sa nachádza na izolačnej podlahe (linoleum), tak v dôsledku trenia odevu o pokožku sa na ňom môže nahromadiť náboj s energiou až 0,43 mJ. Zo známeho výrazu pre energiu nabitého kondenzátora teda získame, že hodnota potenciálu tela vzhľadom na zem presahuje 500 V; v prípade dotyku uzemneného kovového predmetu (radiátor kúrenia, skrinka s pracovným odevom a pod.) človek pocíti zásah elektrickým prúdom (výbojový prúd vlastnej kapacity).
Takéto náboje predstavujú najväčšie nebezpečenstvo pre prvky mikroobvodov počas inštalácie dosiek s plošnými spojmi. Zvyčajne, aby sa zabránilo ich zlyhaniu, je hrot spájkovačky uzemnený alebo sa na ruku inštalatéra nasadí uzemnený náramok; Najúčinnejším opatrením je povinná výmena oblečenia za bavlnu, ktorá eliminuje možnosť vzniku elektrostatického náboja.
Hlavné typy výbojov statickej elektriny:
a) výboje medzi vodivými telesami – vznikajú v dôsledku elektrifikácie a akumulácie náboja na izolovaných vodivých telesách (ľudia, kovové nádoby na kvapaliny a sypké materiály, vozidlá na gumených pneumatikách, lodné hriadele na lodiach a pod.);
b) výboje z nabitého dielektrika na vodivé konštrukcie (gumové alebo plastové nádrže; sudy a kanistre na skladovanie a prepravu ropných produktov a sypkých materiálov; dielektrické potrubia, ktorými sa tieto materiály prepravujú atď.);
c) korónové dielektriká - výboj spôsobený rozdielom potenciálov medzi vnútorným a vonkajším povrchom konštrukcie (potrubia na prepravu tekutých a sypkých materiálov, pneumatické dopravné potrubia);
d) výboje v sklzovej značke - vznikajú pri procese elektrifikácie tvrdých povrchov trením.
Ochranné opatrenia
Ochrana je zabezpečená vytvorením obvodov na odstránenie nábojov statickej elektriny (uzemnenie kovových konštrukcií, zníženie ohmického odporu izolačných materiálov vnášaním vodivých nečistôt do nich, periodické polievanie izolačných konštrukcií vodivými kvapalinami atď.).
Príklad: Pri odmasťovaní kovových častí došlo k požiaru spôsobenému elektrickým výbojom v podmienkach, kde by sa zdalo, že boli dodržané všetky opatrenia na ochranu pred statickou elektrinou. Benzínový kúpeľ je uzemnený. Podlahy v miestnosti a topánky pracovníkov mali elektrickú vodivosť, ktorá spĺňala regulačné požiadavky. Ale napriek tomu, keď boli kovové časti ponorené do kúpeľa, došlo k požiaru. Dôvodom bol výtok z oblečenia, pretože vlnené oblečenie bolo kombinované s oblečením z viskózového hodvábu, čo je neprijateľné.

KROKOVÉ NAPÄTIE
Schéma pripojenia osoby k okruhu
Osoba je vystavená pôsobeniu skokového napätia v zóne šírenia prúdu, to znamená na povrchu zeme v blízkosti miesta zemného spojenia. Podmienky pre tvorbu reťazcov
V súčasnej zóne šírenia, v súlade s výrazom j(x) = k/x, sú potenciály všetkých bodov na zemskom povrchu rozdielne.

Krokové napätie je potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi na zemskom povrchu, na ktorých sa človek nachádza, pričom pri výpočtoch sa berie šírka kroku rovná a = 0,8 m.
Možné dôsledky krokového napätia
Krokové napätie závisí od dvoch hlavných faktorov - od maximálneho potenciálu v zóne šírenia prúdu j a od vzdialenosti osoby od bodu poruchy (x).

V najvzdialenejších bodoch zóny šírenia prúdu je skokové napätie nízke a prúd cez ľudské telo Ih = Ush/Rh tečie pozdĺž dráhy „noha-noha“. Keď sa napätie Ush zvyšuje, keď sa osoba blíži k poruche, prúd sa zvyšuje a môže nakoniec dosiahnuť hodnotu prahového neuvoľňujúceho prúdu; v dôsledku kŕčovej reakcie človek padá, zatiaľ čo veľkosť „kroku“ sa zvyšuje (vzdialenosť sa stáva „rukami a nohami“) so zodpovedajúcim zvýšením hodnoty Ush a oblasť srdca je zahrnutá do aktuálna cesta. Bez zjavných vonkajších príčin teda môže nastať smrť.
Príklad: „Silnejší ako oheň“ („Pravda“, 23. august 1987).
Okolnosti sú nasledovné: kombajn Kolos sa výfukovým potrubím dotkol ovisnutého elektrického vedenia a zlomil ho. Iskry podpálili zvitky pokosenej pšenice a oheň ohrozoval kombajn. Nikolaj sa ponáhľal uhasiť. "Vrchol sa ako vojak do útoku a padol, ako keby ho zasiahla guľka." Na náhrobnom pomníku je nápis: „Nikolaj Vasiljevič Barsukov. 1953-1987. Zomrel v boji o chlieb."

ELEKTRICKÉ PORUCHY VZDUCHOVEJ MIERY
Schéma pripojenia osoby k okruhu
Tento vzor elektrického šoku je typický pre vysokonapäťové obvody.
V rovnomernom elektrickom poli (napríklad medzi doskami plochého kondenzátora) je elektrická pevnosť vzduchovej medzery 3-4 kV/mm v závislosti od vlhkosti vzduchu.
To znamená, že pri napätí 3-4 kV medzi doskami kondenzátora dochádza k elektrickému prerušeniu vzduchovej medzery s rozmermi 1 mm.
Keď sa človek jednou alebo druhou časťou tela priblíži k časti s vysokým napätím, ktorá vedie prúd, vo vzduchovej medzere sa tiež vytvorí elektrické pole, ale toto pole je nerovnomerné, ako je ihla-rovina alebo ihla. Elektrická sila vzduchovej medzery v nerovnomernom poli je výrazne nižšia, môže klesnúť až na hodnotu 4 kV/cm.
Podmienky pre tvorbu reťazcov Nechajte človeka vstúpiť do trafostanice 6/0,38 kV a prstom sa priblíži k živej časti, ktorá je pod potenciálom 6 kV.
Potenciál ľudského tela sa rovná potenciálu zeme (nula), preto je potenciálny rozdiel vo vzduchovej medzere „prst - časť vedúca prúd“ 6 kV. Pri tomto napätí nastáva elektrický prieraz vzduchovej medzery a vzniká oblúkový výboj. Za nepriaznivých podmienok, keď nie je prerušený prúdový okruh, je tepelné poškodenie ukončené biologickým elektrickým výbojom.
Možné následky elektrického rozpadu vzduchovej medzery
Oblúkový výboj (popálenie oblúkom) ničí kožu, svaly a kostné tkanivo.
Ochranné opatrenia
Ochrana osôb pred nebezpečenstvom uvažovaného režimu sa dosiahne zabezpečením neprístupnosti živých častí zariadenia.

Obvody na pripojenie k prúdovému obvodu môžu byť rôzne. Najtypickejšie schémy zapojenia sú však: medzi dvoma fázami a medzi jednou fázou a zemou (obr. 1). Samozrejme, v druhom prípade sa predpokladá elektrické spojenie medzi sieťou a zemou.

Prvý okruh zodpovedá dvojfázovému dotyku a druhý jednofázovému dotyku.

Volá sa napätie medzi dvoma vodivými časťami alebo medzi vodivou časťou a zemou pri súčasnom dotyku človeka alebo zvieraťa dotykové napätie (U atď).

Dvojfázový dotyk, ak sú všetky ostatné veci rovnaké, je nebezpečnejší, pretože najvyššie napätie v danej sieti je aplikované na ľudské telo - lineárne a Najdôležitejší je prúd cez osobu, ktorý je nezávislý od sieťového diagramu, neutrálneho režimu a iných faktorov:

Kde
- sieťové napätie, t.j. napätie medzi fázovými vodičmi siete, V;

U f - fázové napätie, t.j. napätie medzi začiatkom a koncom jedného vinutia zdroja prúdu (transformátor alebo generátor) alebo medzi fázovým a nulovým vodičom siete, V;

R h- odpor ľudského tela, Ohm.

Ryža. 6.1. Prípady ľudského kontaktu so živými časťami, ktoré sú pod napätím: a - dvojfázové začlenenie: b a c - jednofázové začlenenie

Prípady dvojfázového dotyku sa vyskytujú veľmi zriedkavo a nemôžu slúžiť ako základ pre posúdenie bezpečnostných podmienok sietí. Zvyčajne sa vyskytujú v inštaláciách do 1000 V v dôsledku práce pod napätím, používania chybných ochranných prostriedkov, ako aj prevádzky zariadení s nechránenými holými živými časťami (otvorené spínače, nechránené svorky zváracích transformátorov atď.).

Jednofázový dotyk je za rovnakých okolností menej nebezpečný ako dvojfázový, pretože prúd prechádzajúci človekom je obmedzený vplyvom mnohých faktorov. Jednofázový kontakt sa však vyskytuje oveľa častejšie a je hlavnou schémou, v ktorej sú ľudia zasiahnutí elektrickým prúdom v sieťach akéhokoľvek napätia. Preto sú nižšie analyzované iba prípady jednofázového dotyku. V tomto prípade sa berú do úvahy obe siete trojfázového prúdu s napätím do 1000 V schválené na použitie: štvorvodičové s pevne uzemneným neutrálom a trojvodičové s izolovaným neutrálom.

6.2.4. Trojfázové siete s pevne uzemneným neutrálom

V trojfázovej štvorvodičovej sieti s pevne uzemneným neutrálom výpočet dotykového napätia U atď , A prúd ja h prechod cez osobu, v prípade dotyku jednej z fáz (obr. 6.2), je najjednoduchšie vykonať pomocou symbolickej (komplexnej) metódy.

Zoberme si najvšeobecnejší prípad, keď izolačný odpor vodičov, ako aj kapacita vodičov voči zemi, nie sú navzájom rovnaké, t.j.

r 1 ≠ r 2 ≠ r 3 ≠ r n ; S 1 ≠ S 2 ≠ S 3 ≠ S n ≠ 0,

Kde r 1 , r 2 , r 3 , r n- izolačný odpor fázových L a nulových (kombinovaných) vodičov PEN, Ohm;

C 1 , C 2 , C 3 , C n - rozptýlené kapacity fázových L a neutrálnych (kombinovaných) vodičov PEN vzhľadom na zem, F.

Potom bude celková vodivosť fázových a neutrálnych vodičov vzhľadom na zem v komplexnej forme:

;
;
;

Kde w- uhlová frekvencia, rad/s;

j - imaginárna jednotka rovná (
).

Ryža. 6.2. Ľudský kontakt s fázovým vodičom trojfázovej štvorvodičovej siete s uzemneným neutrálom počas normálnej prevádzky: a - sieťový diagram; b - ekvivalentný obvod; L1, L2, L3, - fázové vodiče; PEN - neutrálny (kombinovaný) vodič.

Celková vodivosť uzemnenia neutrálu a ľudského tela je rovnaká

;
,

Kde r 0 - neutrálny uzemňovací odpor, Ohm.

Kapacitnú zložku ľudskej vodivosti možno pre jej malú hodnotu zanedbať.

Keď sa osoba dotkne jednej z fáz, napríklad fázového vodiča L1, napätie, pod ktorým bude určená výrazom

, (6.1)

Prúd možno nájsť podľa vzorca

Kde - komplexné napätie fázy 1 (fázové napätie), V;

- komplexné napätie medzi neutrálom zdroja prúdu a zemou (medzi bodmi 00" na ekvivalentnom okruhu).

Pomocou dobre známej metódy dvoch uzlov možno vyjadriť takto:

Majte na pamäti, že pre symetrický trojfázový systém

;
;
,

Kde U f - fázové napätie zdroja (modulu), V;

A - fázový operátor zohľadňujúci fázový posun, kde

,

budeme mať rovnosť

.

Dosadením tejto hodnoty do (6.1) získame požadovanú rovnicu pre dotykové napätie v komplexnej forme pôsobiace na osobu, ktorá sa dotkne fázového vodiča L1 trojfázovej štvorvodičovej siete s uzemneným neutrálom:

. (6.2)

Prúd prechádzajúci osobou získame, ak tento výraz vynásobíme Y h :

. (6.3)

Za normálnych prevádzkových podmienok siete má vodivosť fázových a neutrálnych vodičov voči zemi v porovnaní s vodivosťou neutrálneho uzemnenia veľmi malé hodnoty a s určitým predpokladom sa môže rovnať nule, t.j.

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y n = 0

V tomto prípade budú rovnice (6.2) a (6.3) výrazne zjednodušené. Takže dotykové napätie bude rovnaké

,

alebo (v skutočnej podobe)

, (6.4)

a prúd je rovnaký

(6.5)

Podľa požiadaviek PUE, hodnota odporu r 0 by nemala presiahnuť 8 ohmov, odpor ľudského tela R h , neklesne pod niekoľko stoviek ohmov. Preto bez veľkej chyby v rovniciach (6.4) a (6.5) môžeme hodnotu zanedbať r 0 a predpokladať to pri dotyku jednej z fáz trojfázovej štvorvodičovej siete s uzemneným neutrálom sa človek ocitne prakticky pod fázovým napätímU f a prúd, ktorý ním prechádza, sa rovná podielu deleniaU f naR h .

Ďalší záver vyplýva z rovnice (6.5): prúd prechádzajúci osobou, ktorá sa dotkne fázy trojfázovej štvorvodičovej siete s uzemneným neutrálom počas jej normálnej prevádzky, sa prakticky nemení so zmenami izolačného odporu a kapacity vodičov voči zemi, ak je podmienka zostáva, že celková vodivosť vodičov voči zemi je veľmi malá v porovnaní s neutrálnym uzemnením vodivosti siete.

V tomto prípade sa výrazne zvyšuje bezpečnosť odporu topánok, pôdy (podlahy) a iného odporu v elektrickom obvode človeka.

Pevná zemná porucha v sieti s pevne uzemneným neutrálom mení fázové napätie vo vzťahu k zemi len málo.

V núdzovom režime, keď je jedna z fáz siete, napríklad fázový vodič L3 (obr. 6.3, a), skratovaná k zemi cez relatívne nízky aktívny odpor r zm a osoba sa dotkne fázového vodiča L1, rovnica (6.2) bude mať nasledujúci tvar:

.

Tu to tiež predpokladáme Y 1 ,Y 2 A Y n malý v porovnaní s Y 0 , t.j. sa rovnajú nule.

Po vykonaní príslušných transformácií a pri zohľadnení toho

,
A
,

získame dotykové napätie v reálnej podobe

.

Aby sme tento výraz zjednodušili, predpokladajme, že

.

V dôsledku toho nakoniec získame napätie U atď rovná sa

. (6.6)

Prúd prechádzajúci osobou je určený vzorcom

. (6.7)

Ryža. 6.3. Ľudský kontakt s fázovým vodičom trojfázovej štvorvodičovej siete s uzemneným neutrálom počas núdzového režimu: a - sieťový diagram; b - vektorový diagram napätí.

Uvažujme o dvoch typických prípadoch.

Ak je odpor vodičov voči zemi r zm považovaný za rovný nule, potom rovnica (6.6) bude mať tvar

.

V dôsledku toho bude v tomto prípade osoba pod vplyvom lineárneho napätia siete.

2. Ak vezmeme neutrálny uzemňovací odpor rovný nule r 0 , potom z rovnice (6.6) dostaneme to U n.p. = U f , tie. Napätie, pod ktorým bude osoba, sa bude rovnať fázovému napätiu.

Avšak v praktických podmienkach odporu r zm A r 0 je vždy väčšia ako nula, takže napätie, pod ktorým sa osoba počas núdzového režimu dotkne prevádzkyschopného fázového vodiča trojfázovej siete s uzemneným neutrálom, je vždy menšie ako lineárne, ale viac ako fáza, t.j.

>U atď >U f . (6.8)

Túto situáciu ilustruje vektorový diagram znázornený na obr. 6.3, b a zodpovedajúce posudzovanému prípadu. Treba poznamenať, že tento záver vyplýva aj z rovnice (6.6). Takže pre malé hodnoty r zm A r 0 v porovnaní s R h , prvý člen v menovateli možno zanedbať. Potom zlomok pre ľubovoľný pomer r zm A r 0 bude vždy väčšia ako jedna, ale menšia
, t.j. dostaneme výraz (6.8).

Trojfázová trojvodičová AC elektrická sieť s izolovaným neutrálom (v IT systéme).

Dvojfázové dotyky živých častí (obr. 3).

Ryža. 3. Dvojfázové (dvojpólové) dotyky živých častí v IT systéme

U f – fázové napätie; I h – sila prúdu pretekajúceho človekom;

Rh – odpor človeka; L 1, L 2, L 3 – fázové vodiče.

Sila prúdu (I h, A) pretekajúca osobou je určená vzorcom

kde U l – sieťové napätie, V;

U f – fázové napätie, V;

R h – ľudský odpor, Ohm.

Napríklad v elektrickej sieti s lineárnym napätím 380 V (U f = 220 V) s odporom ľudského tela 1 000 ohmov je prúd, ktorý preteká osobou:

Táto súčasná sila je pre ľudí smrteľná.

Pri dvojfázovom dotyku je prúd prechádzajúci človekom prakticky nezávislý od prevádzkového režimu neutrálu. Nebezpečenstvo kontaktu sa nezníži ani vtedy, ak je osoba spoľahlivo izolovaná od zeme.

Jednofázový dotyk (obr. 4.) sa vyskytuje mnohonásobne častejšie ako dvojfázový, no je menej nebezpečný, keďže napätie, pod ktorým sa človek ocitne, nepresahuje fázové, t.j. menej ako lineárne o 1,73 krát a navyše prúd pretekajúci človekom sa vracia do zdroja (elektrickej siete) cez izoláciu vodičov, ktorá má v dobrom stave vysoký odpor.

Obr.4. Jednofázové (jednopólové) dotyky živých častí v IT systéme

r 1, r 2, r 3 – izolačný odpor napájacích vodičov; s 1, s 2, s 3 – kapacita napájacích vodičov

Sila prúdu (I h, A) pretekajúca osobou v tomto prípade je určená vzorcom

kde R p – prechodový odpor, Ohm (odpor podlahy, na ktorej osoba stojí a obúva); Z – izolačný odpor fázového vodiča voči zemi, Ohm (aktívne a kapacitné zložky).

V najnepriaznivejšej situácii, keď má osoba vodivú obuv a stojí na vodivej podlahe (R p ~ 0), je sila prúdu pretekajúceho telom určená vzorcom

ak Uf = 220 V, Rh = 1 kOhm, Z = 90 kOhm, potom Ih = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007 A (7 mA).

Trojfázová štvorvodičová elektrická sieť striedavého prúdu s uzemneným neutrálom (v systéme TN).

Jednofázový kontakt so živými časťami.

Obr.5. Jednofázové (jednopólové) dotyky živých častí v sústave TN

R 0 – uzemňovací odpor neutrálu elektrickej siete

V štvorvodičovej elektrickej sieti striedavého prúdu s pevne uzemneným neutrálom (systém TN) sa prúd prechádzajúci cez osobu nevracia do zdroja (elektrickej siete) nie cez izoláciu vodičov, ako v predchádzajúcom prípade, ale cez neutrál. uzemňovací odpor (R 0) zdroja prúdu (obr. 5). Sila prúdu prechádzajúceho ľudským telom je určená vzorcom:

kde R 0 – uzemňovací odpor neutrálu zdroja prúdu, Ohm.

Odpor uzemňovacieho zariadenia, ku ktorému je pripojený neutrál zdroja prúdu kedykoľvek počas roka, by nemal byť väčší ako 2, 4 a 8 ohmov pri sieťových napätiach 660, 380 a 220 V. Tento odpor musí byť zabezpečené s prihliadnutím na použitie prirodzených uzemňovacích vodičov, ako aj uzemňovacích vodičov opakované uzemnenie PEN alebo PE vodiča nadzemných elektrických vedení (VL) s napätím do 1 kV. Odpor uzemňovacej elektródy umiestnenej v tesnej blízkosti neutrálu zdroja prúdu by nemal byť väčší ako 15, 30 a 60 ohmov pri rovnakých sieťových napätiach 660, 380 a 220 V.

Príklad. V najnepriaznivejšej situácii diskutovanej vyššie, s U f = 220 V, R h = 1 000 Ohm, R p ~ 0 Ohm R 0 = 30 Ohm, prúd pretekajúci ľudským telom bude:

I h = 220/1000 + 30 = 0,214 A (214 mA), čo je pre človeka smrteľné.

Ak topánky nie sú vodivé (napríklad gumené galusky s odporom 45 kOhm) a osoba stojí na nevodivej podlahe (napríklad drevená podlaha s odporom 100 kOhm), t.j. R p = 145 kOhm, potom prúd pretekajúci ľudským telom bude:

I h = 220/1000 + 60 + 145000 = 0,0015 A (1,5 mA), čo nepredstavuje nebezpečenstvo pre človeka.

Ak sú teda ostatné veci rovnaké, ľudský dotyk s jedným fázovým vodičom elektrickej siete s izolovaným neutrálom je menej nebezpečný ako v elektrickej sieti s uzemneným neutrálom.

Vyššie uvedené schémy pripojenia osoby k trojfázovému elektrickému obvodu so striedavým prúdom platia pre normálne (bezporuchové) prevádzkové podmienky elektrických sietí.

V núdzovom režime prevádzky trojfázovej striedavej elektrickej siete môže byť jeden z fázových vodičov, napríklad elektrická sieť s uzemneným neutrálom (v systéme TN), skratovaný k zemi (keď sa spustí ochranný uzemňovací systém). , fázový vodič padá na zem a pod.) cez odpor R zm (obr. 6).

Ryža. 6. Jednofázový (jednopólový) kontakt so živými časťami v núdzovom režime prevádzky elektrickej siete.

R zm – odpor fázového vodiča (L 2) voči zemi

Sila prúdu prechádzajúceho ľudským telom, ktorý sa v tejto situácii dotkne jedného z použiteľných fázových vodičov (L 1, L 3), je určená z rovnice

kde R zm je odpor fázového vodiča voči zemi, Ohm.

Ak je v tomto prípade R зм ~ 0 alebo oveľa menej ako R 0 a R h, potom to možno zanedbať, potom sa sila prúdu prechádzajúceho ľudským telom určí podľa vzorca

to znamená, že človek bude zapojený do elektrického obvodu v dvoch fázach, pričom druhá fáza sa k nemu pripojí cez nohy a hodnotu I h výrazne ovplyvní prechodový odpor R p.

Pri napätiach do 1000 V sa v priemyselných prostrediach rozšírili obe vyššie diskutované schémy trojfázových striedavých elektrických sietí: trojvodičové s izolovaným neutrálom (systém IT) a štvorvodičové s uzemneným neutrálom (systém TN). ).

Odporúča sa použiť elektrickú sieť s izolovaným neutrálom v prípadoch, keď je možné udržať vysokú úroveň izolačného odporu fázových vodičov a nízku kapacitu fázových vodičov voči zemi. Ide o elektrické siete, ktoré sú málo rozvetvené, nie sú vystavené agresívnemu prostrediu a sú pod neustálym dohľadom kvalifikovaného personálu. Napríklad v uhoľných baniach sa používajú iba elektrické siete s izolovaným neutrálom.

Elektrická sieť s uzemneným neutrálom by sa mala používať tam, kde nie je možné zabezpečiť dobrú izoláciu vodičov (napríklad z dôvodu vysokej vlhkosti alebo agresívneho prostredia), keď nie je možné rýchlo nájsť alebo odstrániť poškodenie izolácie alebo keď kapacitné prúdy elektrickej siete vďaka jej výraznému rozvetveniu dosahujú veľké hodnoty, nebezpečné pre človeka.

Pri napätiach nad 1000 V majú z technologických dôvodov elektrické siete s napätím do 35 kV vrátane izolovaný neutrál a nad 35 kV - uzemnený neutrál. Pretože takéto elektrické siete majú veľkú kapacitu vodičov vzhľadom na zem, dotýkanie sa ich fázových vodičov je pre človeka rovnako nebezpečné, bez ohľadu na prevádzkový režim neutrálu zdroja energie. Preto sa z bezpečnostných dôvodov nevyberá prevádzkový režim neutrálu elektrickej siete s napätím nad 1000 V.

Medzi také ochorenia, ktoré zhoršujú výsledok elektrického poranenia, patria: zvýšená funkcia štítnej žľazy, mnohé ochorenia nervového systému, angína pectoris. Pozoruhodný je najmä vplyv intoxikácie alkoholom. Okrem toho, že človek v stave alkoholovej intoxikácie častejšie robí chyby a utrpí úraz elektrickým prúdom, v dôsledku intoxikácie alkoholom jeho centrálny nervový systém stráca svoju regulačnú úlohu pri riadení dýchania a krvného obehu, čo výrazne zhoršuje výsledok zranenie.

Začlenenie osoby do elektrického prúdu

Dôvody na zaradenie. Osoba je zapojená do elektrického prúdu priamym kontaktom tela so živou časťou elektrickej inštalácie, ktorá je pod napätím. Zvyčajne k tomu dochádza v dôsledku nedbanlivosti alebo v dôsledku chybného ľudského konania, ako aj v dôsledku poruchy elektrických inštalácií a technických ochranných prostriedkov. Medzi takéto prípady patria napríklad:

Dotýkanie sa živých častí pod napätím za predpokladu, že sú bez napätia;

pri oprave, čistení alebo kontrole dotyk predtým odpojených živých častí, na ktoré však bolo omylom privedené napätie neoprávnenou osobou alebo sa samovoľne zapol chybné štartovacie zariadenie;

Dotýkanie sa kovových častí elektrických inštalácií, ktoré zvyčajne nie sú pod napätím, ale sú pod napätím vzhľadom na zem v dôsledku poškodenia elektrickej izolácie alebo z iných dôvodov (skrat k rámu);

Vzhľad krokového napätia na povrchu vodivej základne (podlahy), po ktorej človek chodí; atď.

Schémy prepínania. Osoba sa môže zapojiť do obvodu elektrického prúdu dotykom jednej fázy elektrickej inštalácie, ktorá je pod napätím, dvoch fáz súčasne alebo neutrálneho ochranného vodiča a fázy. Kontakt s nulovým ochranným vodičom je bezpečný (obr. 2, a, I), ostatné prípady majú vážne následky.

Ryža. 2. Schémy dráh elektrického prúdu prechádzajúceho ľudským telom: a – dotýkajúci sa drôtov; b – výskyt dotykového napätia; c – Vzhľad skokového napätia; I-dotknite sa neutrálneho vodiča; II – dotyk fázového vodiča; III – dotýkanie sa fázových a nulových vodičov; IV – dotyk fázových vodičov; 0 – neutrálny vodič; 1, 2, 3 – fázové vodiče; 4 – neutrálny bod; 5- jediný uzemňovací vodič (elektróda); A, B, C - elektroinštalácie

Jednofázový (jednopólový) dotyk (obr. 2, a, II a III) sa najčastejšie vyskytuje pri výmene svietidiel a údržbe svietidiel, výmene poistiek a servise elektroinštalácie a pod. V neutrálne uzemnenom systéme bude osoba vystavená fázovému napätiu Uph (vo V), ktoré je menšie ako lineárne Ul:

V súlade s tým bude veľkosť fázového prúdu prechádzajúceho ľudským telom menšia. Ak je osoba spoľahlivo izolovaná od zeme (obutá do dielektrických galoš, podlaha je suchá a nevodivá), potom jednofázový kontakt nepredstavuje nebezpečenstvo.

Dvojfázový (dvojpólový) dotyk je nebezpečnejší, pretože človek sa dostáva pod lineárne napätie (obr. 2, a, IV). Aj pri napätí 127 V a odhadovanom odpore ľudského tela 1000 Ohmov bude prúd v obvode smrteľný (127 mA). Pri dvojfázovom dotyku sa nebezpečenstvo úrazu nezníži ani vtedy, ak je osoba spoľahlivo izolovaná od zeme (podlahy).

Dvojfázový kontakt sa vyskytuje zriedkavo, zvyčajne pri vykonávaní živej práce, ktorá je prísne zakázaná.

Ak je izolácia živých častí poškodená a skratovaná na telese elektrického zariadenia, môže vzniknúť značný potenciál. Osoba, ktorá sa v tomto prípade dotkne telesa elektroinštalácie (obr. 2, b), bude pod dotykovým napätím Uп (vo V)

kde Ich je veľkosť prúdu prechádzajúceho cez osobu pozdĺž cesty „ruka-noha“, A; Rch – odpor ľudského tela, Ohm.

Dotykové napätie je potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi elektrického obvodu, ktorých sa človek súčasne dotkne, alebo pokles napätia v odpore ľudského tela.

Dotykové napätie sa bude zvyšovať so zväčšujúcou sa vzdialenosťou medzi elektrickou inštaláciou a uzemňovacou elektródou, pričom maximum dosiahne vo vzdialenosti 20 m alebo viac. Keď fázový vodič spadne na povrch zeme, objaví sa zóna šírenia prúdu (obr. 2, c).

Osoba prechádzajúca touto zónou bude pod skokovým napätím (potenciálny rozdiel) medzi dvoma bodmi prúdového okruhu, ktoré sú od seba vzdialené jeden krok (0,8 m). Najvyššie skokové napätie bude v blízkosti uzatváracieho bodu a postupným klesaním klesne na nulu vo vzdialenosti 20 m.

K spadnutému drôtu by ste sa nemali priblížiť bližšie ako 6-8 m. Ak sa potrebujete priblížiť, mali by ste vypnúť napájanie drôtu alebo si obuť dielektrické galoše (čižmy).

Psycho-emocionálna bdelosť - „faktor pozornosti“ pri práci s elektrickým prúdom

Najdôležitejšou podmienkou osobnej prevencie úrazov elektrickým prúdom je vytváranie psycho-emocionálnej bdelosti medzi pracovníkmi, „faktor pozornosti“ pri práci s elektrickým prúdom. Tento faktor je založený na poznatkoch o fyziologickom účinku elektrického prúdu na telo, keď obeť vstúpi do elektrického obvodu.

Najmä „faktor pozornosti“ hrá v mnohých prípadoch lézií rozhodujúcu úlohu, t. j. v podstate závažnosť výsledku lézie je do značnej miery určená stavom nervového systému osoby v čase lézie. .

Je potrebné, aby bol človek „zhromaždený“, čo mu umožňuje očakávať počas práce nejakú udalosť, ktorá si vyžaduje pozornosť.

Takéto tvrdenie platí hlavne v prípade úrazu elektrickým prúdom s napätím 220-300 V. Pri vysokom napätí dochádza najčastejšie k vážnym následkom popálenín oblúkom. Už teraz existuje dôvod domnievať sa, že riziko popálenia sa zvyšuje takmer lineárne v závislosti od hodnoty napätia.

Faktor pozornosti nepochybne spôsobuje mobilizáciu obranných systémov tela, zlepšuje prekrvenie srdcového svalu a prietok krvi mozgom cez hypofýzno-nadobličkový systém a robí ich odolnejšími voči vonkajším podnetom (elektrická trauma).

S faktorom pozornosti je oveľa ťažšie narušiť biosystém automatickej regulácie najdôležitejších systémov tela (centrálny nervový systém, krvný obeh, dýchanie).

Treba však poznamenať, že úloha faktora pozornosti sa zatiaľ dostatočne neodráža v ochranných opatreniach pre elektrickú bezpečnosť.

Existuje však istota, že nové názory na elektrickú bezpečnosť živého tkaniva, ďalšie štúdium povahy elektrickej aktivity ľudského tela odhalia biofyziku mechanizmu ľudského zranenia, ktorá sa bude brať do úvahy pri vývoji opatrení na ochranu pred účinkami elektrického prúdu.

Opatrenia na zaistenie bezpečnej prevádzky elektrických zariadení

Technické metódy a prostriedky ochrany, ktoré zabezpečujú elektrickú bezpečnosť, sú uvedené s prihliadnutím na: zdroj elektrickej energie menovitého napätia, typ a frekvenciu prúdu; neutrálny režim, typ vykonania; environmentálne podmienky; možnosť uvoľnenia napätia zo živých častí; povaha možného ľudského kontaktu s prvkami prúdového obvodu.