Условия поражения электрическим током

Электродвигатели строительных машин и механизмов и других различных электроустановок питаются трехфазным током, напряжением 380/200В, а осветительные приборы – однофазным током с напряжением 220/127В.

Ток может подаваться:

- по четырехпроводной сети с изолированной нейтралью;

- по четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью;

- по трехпроводной сети с изолированной нейтралью;

- по трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через большое сопротивление, соизмеримое с сопротивлением изоляции фазных проводов.

Рис.3.4.2 Схема расположения опасных точек на теле человека.

Сети с изолированной нейтралью применяют в тех случаях, когда имеется возможность контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна (мало разветвленные сети не подверженные воздействию агрессивной среды, находящихся под постоянным надзором квалифицированного персонала – сети небольших предприятий, передвижных электроустановок и т.д.)

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству или через малое сопротивление.

Сети с глухозаземленной нетралью применяются при значительной протяженности и разветвленности, когда невозможно обеспечить высокий уровень изоляции (высокая влажность, агрессивность среды и т.д.), невозможно контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции, либо когда емкостные токи из-за высокой разветвленности достигают опасных значений для человека (сети крупных промышленных предприятий).

Фазные провода А, В, С называются линейными проводами, напряжение между любыми двумя из них 380В.

Степень опасности и возможность поражения электротоком зависят от условий включения в сеть. (рис. 3.4.1)

1. Самым опасным является прикосновение человека к двум различным фазам, находящимся под напряжением. Человек оказывается включенным на полное линейное напряжение в сети и сила тока, проходящего через человека,

(3.4.2)

где Uл—линейное напряжение сети, В;

Rr—сопротивление тела человека, Ом.

В этом случае при всех напряжениях в сети сила тока Ir>0,01 А, значительно больше удерживающего тока.

При этом в считанные доли, происходит пробой кожного покрова и по телу человека замыкается электрическая цепь. Особо опасно прохождение тока рядом с жизненно важными органами: сердце, грудная клетка, печень и так далее, что может вызвать фибрилляцию сердца, потерю сознания и привести к летальному исходу.

При двухфазном прикосновении ток, проходящий через человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение является одинаково опасным как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при равенстве линейных напряжений этих сетей).

2. При одновременном соприкосновении человека с линейным и нулевым проводом имеет место однофазное включение. Опасность поражения током в этом случае, по сравнению с линейным, в 1,73 меньше и определяется уравнением

(3.4.3)

Первый и второй случаи еще очень опасны и потому, что ток проходит по кратчайшему пути через руки и жизненно важные органы человека, парализуя их работу. Следует отметить, что прикосновение человека двумя руками к разным проводам происходит редко, чаще одной рукой, т. е. при однофазном включении.

Рис.3.4.3 Схема двухфазного включения:

а-сети постоянного и однофазного тока; б-сети трехфазного тока

3. При однополюсном прикосновении к двухпроводной сети величина тока, проходящего через человека,

(3.4.4)

где, R_n – сопротивление изоляции пола, Ом;

R_об – сопротивление изоляции обуви, Ом.

4. При однофазном (однополюсном) прикосновении в сети с глухозаземленной нейтралью через тело человека пройдет ток.

(3.4.5)

где, R_о - сопротивление заземления нейтрали, Ом

Рис 3.4.4 Схема однофазного включения при нормальном режиме роботы:

а-трехфазные сети с глухозаземленой нейтралью; б-трехфазные сети с

изолированной нейтралью.

Сопротивление заземления нейтрали ничтожно мало и им можно пренебречь
R_о = 0, поэтому,

(3.4.6)

т.к. U_ф меньше U_л в , то величина тока поражения будет значительно меньше, чем при двухфазном включении и зависит от величины сопротивления пола и обуви.

5. При однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью величина тока, проходящего через человека, будет меньше, чем при аналогичном включении в сети с глухозаземленной нейтралью (при исправной сети). Это связано с тем, что добавляется сопротивление изоляции (R_A; R_B; R_C) и емкости (С_A; С_B; С_C) фаз.

Если пренебречь емкостным сопротивлением, т.е. С_A = С_B = С_C = 0, то

(3.4.7)

где, R_u – сопротивление изоляции одной фазы, Ом, R_U = R_A = R_B = R_C

а при R_n = R_об = 0

(3.4.7)

В случае заземления нейтрали через человека пройдет меньший ток, т.к. сила тока существенно зависит от состояния изоляции, подбора полов в помещениях, где установлена электроаппаратура, спецобуви и так далее. Например, сухие полы имеют сопротивление до 1 *10⁶ Ом•м.

Не учтение влияния сопротивления пола помещения и обуви может привести к несчастному случаю.

Из сравнения приведенных выше формул видно, что ток, проходящий через человека, при условиях, соответствующих формулам (3.4.3. и (3.4.4), будет меньше, так как при однофаз­ном включении ток не проходит через жизненно важные органы.

Выше рассмотрены условия поражения человека при нормальной работе электросети. В случае аварийных режимов (замыкания корпуса или одной из фаз на землю) ток, которой проходит через тело человека при соприкосновении с исправной фазой определяется

(3.4.9)

где, R_к – сопротивление короткого замыкания, Ом

R_к - весьма мало и им можно пренебречь, тогда ток поражения

(3.4.10)

т.е. ток поражения равен, практически току поражения при двухфазном включении в электрическую цепь, что очень опасно для человека.

В сетях с глухозаземленной нейтралью срабатывает защита при возникновении короткого замыкания.

Поэтому, можно сделать следующие выводы:

в условиях малой протяженности сети и сохранения постоянного высокого сопротивления изоляции, малой вероятности замыкания на землю (при наличии автоматического контроля изоляции на землю) - сети с изолированной нейтралью менее опасны, чем с глухозаземленной;

в условиях разветвленной сети с глухозаземленной нейтралью большой протяженности, когда нет возможности поддерживать постоянно высокий уровень изоляции сети, а при большом количестве потребителей не исключено возникновение замыкания на корпус - сети с глухозаземленной нейтралью имеют преимущество, заключающееся в отсутствии влияния сопротивления сети относительно земли (активного емкостного) на ток поражения и автоматическом отключении участка с поврежденной изоляцией при замыкании на корпус.