Умови ураження людини струмом при доторканні до струмопровідних частин електромереж

Електробезпека

 

Анотація

Коротко наведено основні відомості про умови ураження людини електричним стумов у різних типах електричних мережах. Розкрито поняття напругв кроку, напруга доторкання. Наведено характеристику основних інженерних засобів захисту від ураження електричним струмомом.

Питання

1. Умови ураження людини струмом при доторканні до струмопровідних частин електромереж

2. Небезпека замикання на землю в електроустановках

3. Системи засобів і заходів безпечної експлуатації електроустановок

 

Умови ураження людини струмом при доторканні до струмопровідних частин електромереж

 

Якщо людина одночасно доторкається до щонайменше двох точок, між якими існує деяка напруга, і при цьому утворюється замкнуте електричне коло, то через тіло людини проходить електричний струм. Величина цього струму, а відтак і небезпека ураження людини, залежить від низки чинників: схеми під'єднання людини до електричного кола, напруги мережі, схеми самої мережі, режиму її нейтралі, якості ізоляції струмопровідних частин від землі, ємності струмопровідних частин відносно землі і т. п.

Електричні мережі поділяються на мережі постійного і змінного струму (одно-та багатофазні). Найчастіше впромисловості застосовуються трифазні мережі з ізольованою нейтраллю (трьохпровідні) та з глухозаземленою нейтраллю (чотирьохпровідні).

Глухозаземлена нейтраль — нейтраль генератора чи трансформатора, яка приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором.

Ізольована нейтраль — це нейтраль трансформатора чи генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки тощо).

Схеми під'єднання людини до електричного кола можуть бути різними. Однак найбільш характерними є дві схеми під'єднання: між двома фазами електричної мережі (двофазне доторкання) та між однією фазою та землею (однофазне доторкання).

Двофазне (двополюсне) доторкання. При двофазному доторканні до струмопровідних частин (рис. 13.1) сила струму І_л, що проходить через тіло людини визначається за формулами:

а	б
Рис. 13.1. Схема двофазного доторкання: а — в мережі постійного або однофазного змінного струму; б — в трифазній мережі

для мережі постійного або однофазного змінного струму

для трифазної мережі

де R_л – опір тіла людини; U_роб – робоча напруга мережі; U_лін – лінійна напруга мережі; U_ф – фазна напруга мережі.

Двофазне доторкання є більш небезпечним, оскільки /_я залежить лише від напруги мережі та опору тіла людини. Однак такі випадки зустрічаються досить рідко і є, зазвичай, наслідками порушення правил техніки безпеки.

Для більшої наглядності визначимо силу струму, що може пройти через тіло людини при двофазному доторканні у трифазній мережі з лінійною напругою U_лін = 380 В:

І_л = U_лін / R_л = 380/1000 = 0,38А (380мА).

Таким чином при двофазному доторканні через тіло людини може пройти струм, який перевищує значення порогового фібриляційного струму, що може призвести до смертельного ураження.

Однофазне (однополюсне) доторкання. При однофазному доторканні в мережі з глухозаземленою нейтраллю (рис. 13.2, а) через тіло людини проходить менший струм, оскільки напруга, під якою опинилась людина не перевищує фазної, що у разів є меншою ніж лінійна напруга мережі. Окрім того, загальний опір електричного кола може складатися не лише з опору тіла людини R_л, та опору заземлення нейтралі R₀ а й з опору підлоги (основи) R_п, на якій стоїть людина та опору її взуття R_в В загальному випадку І_л визначається за формулою:

І_л = U_ф / (R_л + R₀+ R_п+ R_в)

Розглянемо випадок, коли людина доторкається до однієї їз фаз трифазної мережі напругою 380 В (U_ф = 380 = 220 В) із глухозаземленою нейтраллю (приймаємо R₀ = 0), однак стоїть на неструмопровідній дерев'яній підлозі, що має опір R_п = 60 000 Ом у сухому взутті на гумовій підошві (R_в = 50 000 Ом), тоді струм, що може пройти через тіло людини буде дорівнювати:

І_л = U_ф / (R_л + R₀+ R_п+ R_в) = 220/(1000+0+60 000+50 000)= 0,002 А (2мА).

Струм такої сили абсолютно безпечний для життя людини, оскільки він менший за пороговий нєвідпускаючий струм.

Якщо ж людина стоїть на землі чи струмопровідній підлозі (R_п = 0) у промоченому взутті (R_в = 0), то І_л становить:

І_л = U_ф / (R_л + R₀+ R_п+ R_в) = 220/(1000+0+0+0) = 0,22 А (220мА).

Таке значення сили струму є смертельно небезпечним для людини.

При однофазному доторканні у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю (рис. 13.2, б) струм, що пройде через тіло людини буде меншим ніж при аналогічному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю. Це пов'язано з тим, що до.загаль­ного опору електричного кола ще додається опір ізоляції (r _а, r_в, r_с ) та ємності (с_а, с_в, с_с) фаз. У такій мережі напругою до 1000 В коли значення опору ізоляції всіх трьох фаз рівні (r _а= r_в= r_с= r), а ємнісним опором можна знехтувати (с_а= с_в= c_с= 0), то струм, що проходить через людину, дорівнює:

І_л = U_ф /[(R_л + R₀+ R_п+ R_в)+ r/3]=3U_ф / [3(R_л + R₀+ R_п+ R_в)+ r],

а при R₀= R_п= R_в=0 І_л=3U_ф /(3R_л+ r).

 

а	б
Рис. 13.2. Схема однофазного доторкання при нормальному режимі роботи: а — у трифазній мережі з глухозаземленою нейтраллю; б — у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю

 

Необхідно зауважити, що вищенаведені міркування стосуються нормальної роботи електромережі. При аварійних режимах електромережі (замиканні на корпус або на землю) умови змінюються. Наприклад, якщо одна із фаз замикається на землю (рис. 13.3), то струм, який пройде через тіло людини у випадку її доторкання до справної фази можна виразити такою залежністю:

І_л= .

Як правило, опір короткого замикання R_k досить малий і ним можна знехтувати, тоді

І_л= ,

де U_ф < < U_лін.

Таким чином, проаналізувавши розглянуті умови ураження людини струмом можна зробити наступні висновки:

- найменш небезпечним є однофазне доторкання до проводу справної мережі з ізольованою нейтраллю;

- при замиканні однієї із фаз на землю (несправна мережа) небезпека однофазного доторкання до справної фази у такій мережі більша ніж у справній мережі при будь-якому режимі нейтралі;

- при однофазному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю наслідки ураження істотно залежать від опору основи (підлоги), на якій стоїть людина та опору її взуття;

- найнебезпечнішим є двофазне доторкання при будь-яких режимах нейтралі;

- у мережах напругою понад 1000 В небезпека однофазного чи двофазного доторкання практично однакова, при цьому є висока імовірність смертельного ураження.