Schematy możliwego włączenia do obwodu prądowego kolei ciężkiej. Jednofazowe i dwufazowe połączenie osoby w różnych sieciach elektrycznych. Możliwe schematy podłączenia osoby do obwodu elektrycznego

Podłączenie osoby do sieci elektrycznej może być jednofazowe lub dwufazowe. Połączenie jednofazowe to połączenie osoby między jedną z faz sieci a ziemią. Siła szkodliwego prądu w tym przypadku zależy od trybu neutralnego sieci, oporu człowieka, butów, podłogi i izolacji fazowej względem ziemi. Przełączanie jednofazowe występuje znacznie częściej i często powoduje obrażenia elektryczne w sieciach dowolnego napięcia. Przy połączeniu dwufazowym osoba dotyka dwóch faz sieci elektrycznej. Przy włączeniu dwufazowym siła prądu przepływającego przez ciało (prąd udarowy) zależy tylko od napięcia sieciowego i rezystancji ciała ludzkiego i nie zależy od trybu neutralnego transformatora zasilającego sieć. Sieci elektryczne dzielą się na jednofazowe i trójfazowe. Sieć jednofazowa może być odizolowana od ziemi lub mieć przewód uziemiony. Na ryc. 1 pokazuje możliwe opcje podłączenia osoby do sieci jednofazowych.

Tak więc, jeśli osoba dotknie jednej z faz trójfazowej sieci czteroprzewodowej z solidnie uziemionym punktem neutralnym, wówczas będzie praktycznie pod napięciem fazowym (R3≤ RF), a prąd przepływający przez tę osobę podczas normalnej pracy sieć praktycznie nie zmieni się wraz ze zmianami rezystancji izolacji i pojemności przewodów względem ziemi.

Wpływ prądu elektrycznego na organizm człowieka

Przechodząc przez ciało, prąd elektryczny ma działanie termiczne, elektrolityczne i biologiczne.

Efekt termiczny objawia się oparzeniami skóry lub narządów wewnętrznych.

Podczas działania elektrolitycznego, w wyniku przepływu prądu, następuje rozkład (elektroliza) krwi i innych cieczy organicznych, czemu towarzyszy zniszczenie czerwonych krwinek i zaburzenia metaboliczne.

Efekt biologiczny wyraża się w podrażnieniu i pobudzeniu żywych tkanek organizmu, któremu towarzyszy spontaniczny konwulsyjny skurcz mięśni, w tym serca i płuc.

Istnieją dwa główne rodzaje porażenia prądem:

§ urazy elektryczne,

§ szok elektryczny.

Szok elektryczny można podzielić na cztery stopnie:

1. konwulsyjne skurcze mięśni bez utraty przytomności;

2. z utratą przytomności, ale z zachowaniem oddychania i pracy serca;

3. utrata przytomności i zaburzenia czynności serca lub oddychania (lub jedno i drugie);

4. śmierć kliniczna, tj. brak oddychania i krążenia krwi.

Śmierć kliniczna to okres przejściowy pomiędzy życiem a śmiercią, rozpoczynający się w momencie ustania czynności serca i płuc. Osoba w stanie śmierci klinicznej nie daje żadnych oznak życia: nie oddycha, nie bije jej serce, nie reaguje na ból; Źrenice oczu są rozszerzone i nie reagują na światło. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku organizm nadal można ożywić, jeśli pomoc zostanie mu udzielona prawidłowo i terminowo. Czas śmierci klinicznej może wynosić 5-8 minut. Jeśli pomoc nie zostanie udzielona w odpowiednim czasie, następuje śmierć biologiczna (prawdziwa).

Wynik porażenia prądem elektrycznym zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to wielkość i czas trwania prądu, rodzaj i częstotliwość prądu oraz indywidualne właściwości organizmu.

Wyznaczanie rezystancji rozprzestrzeniania się prądu pojedynczych przewodów uziemiających i procedura obliczania pętli uziemienia ochronnego dla stacjonarnych urządzeń procesowych (GOST 12.1.030-81. CCBT. Uziemienie ochronne, uziemienie)

Wykonanie urządzeń uziemiających. Rozróżnia się sztuczne urządzenia uziemiające, przeznaczone wyłącznie do celów uziemiających, i naturalne - części przewodzące innych firm, które są w kontakcie elektrycznym z ziemią bezpośrednio lub za pośrednictwem pośredniego ośrodka przewodzącego, wykorzystywanego do celów uziemienia.

W przypadku sztucznych elektrod uziemiających zwykle stosuje się elektrody pionowe i poziome.

Jako naturalne przewody uziemiające można stosować: wodociągi i inne metalowe rury układane w ziemi (z wyjątkiem rurociągów cieczy palnych, gazów palnych lub wybuchowych); rury osłonowe studni artezyjskich, studni, dołów itp.; konstrukcje metalowe i żelbetowe budynków oraz konstrukcje posiadające połączenie z gruntem; ołowiane osłony kabli układanych w ziemi; grodzice do konstrukcji hydraulicznych itp.

Obliczenia uziemień ochronnych mają na celu określenie podstawowych parametrów uziemienia – liczby, wymiarów i kolejności ułożenia pojedynczych przewodów uziemiających oraz przewodów uziemiających, przy których napięcia dotykowe i krokowe podczas zwarcia fazowego z uziemionym korpusem nie przekraczają wartości dopuszczalnych. .

Aby obliczyć uziemienie, wymagane są następujące informacje:

1) charakterystykę instalacji elektrycznej – rodzaj instalacji, rodzaje urządzeń głównych, napięcia robocze, sposoby uziemiania przewodów neutralnych transformatorów i generatorów itp.;

2) plan instalacji elektrycznej ze wskazaniem głównych wymiarów i rozmieszczenia urządzeń;

3) kształty i rozmiary elektrod, z których planuje się zbudować projektowany system uziemienia grupowego, a także przewidywaną głębokość ich zanurzenia w ziemi;

4) dane z pomiarów rezystywności gruntu na terenie budowy elektrody uziemiającej oraz informacje o warunkach pogodowych (klimatycznych), w jakich wykonano te pomiary, a także charakterystykę strefy klimatycznej. Jeżeli przyjmuje się, że ziemia jest dwuwarstwowa, konieczne jest posiadanie danych pomiarowych dotyczących rezystywności obu warstw ziemi i grubości warstwy wierzchniej;

5) dane dotyczące naturalnych przewodów uziemiających: jakie konstrukcje można w tym celu zastosować i ich odporność na przepływ prądu, uzyskaną w drodze bezpośredniego pomiaru. Jeżeli z jakiegoś powodu nie jest możliwe zmierzenie rezystancji naturalnej elektrody uziemiającej, należy podać informacje umożliwiające obliczenie tej rezystancji;

6) obliczony prąd zwarcia doziemnego. Jeśli prąd nie jest znany, oblicza się go zwykłymi metodami;

7) obliczone wartości dopuszczalnych napięć dotykowych (i krokowych) oraz czasu trwania ochrony, jeżeli obliczenia dokonywane są na podstawie napięć dotykowych (i krokowych).

Obliczenia uziemienia są zwykle wykonywane dla przypadków, gdy elektroda uziemiająca jest umieszczona w jednorodnym podłożu. W ostatnich latach opracowano i zaczęto stosować inżynieryjne metody obliczania systemów uziemień w glebie wielowarstwowej.

Przy obliczaniu przewodów uziemiających w glebie jednorodnej uwzględnia się rezystancję górnej warstwy ziemi (warstwa zmian sezonowych), spowodowaną zamarzaniem lub wysychaniem gleby. Obliczenia przeprowadza się przy użyciu metody opartej na współczynnikach wykorzystania przewodności uziemienia i dlatego nazywane są metodą współczynników wykorzystania. Wykonuje się go zarówno przy prostych, jak i złożonych projektach grupowych przewodów uziemiających.

Przy obliczaniu układów uziemień w ziemi wielowarstwowej przyjmuje się zwykle dwuwarstwowy model ziemi z rezystancjami odpowiednio górnej i dolnej warstwy r1 i r2 oraz grubością (grubością) górnej warstwy h1. Obliczeń dokonuje się metodą polegającą na uwzględnieniu potencjałów indukowanych na elektrodach wchodzących w skład układu uziemienia grupowego i dlatego nazywa się ją metodą potencjałów indukowanych. Obliczanie przewodów uziemiających w ziemi wielowarstwowej jest bardziej pracochłonne. Jednocześnie daje dokładniejsze wyniki. Wskazane jest jego zastosowanie w skomplikowanych projektach uziemień grupowych, które najczęściej mają miejsce w instalacjach elektrycznych z skutecznie uziemionym punktem neutralnym, czyli w instalacjach o napięciu 110 kV i wyższym.

Obliczając urządzenie uziemiające dowolną metodą, należy określić dla niego wymaganą rezystancję.

Wymaganą rezystancję urządzenia uziemiającego określa się zgodnie z PUE.

W instalacjach o napięciu do 1 kV rezystancja uziemiacza stosowanego do uziemienia ochronnego części przewodzących dostępnych w systemie typu IT musi spełniać następujące warunki:

gdzie Rz jest rezystancją urządzenia uziemiającego, om; Upred.add – napięcie dotykowe, którego wartość przyjmuje się na 50 V; Iз – całkowity prąd zwarcia doziemnego, A.

Z reguły nie jest konieczne akceptowanie wartości rezystancji uziemienia mniejszej niż 4 omy. Dopuszczalna jest rezystancja urządzenia uziemiającego do 10 omów, jeżeli spełniony jest powyższy warunek, a moc transformatorów i generatorów zasilających sieć nie przekracza 100 kVA, włączając całkowitą moc transformatorów i (lub) generatorów pracujących równolegle.

W przypadku instalacji o napięciu powyżej 1 kV powyżej 1 kV rezystancja urządzenia uziemiającego musi odpowiadać:

0,5 oma przy skutecznie uziemionym przewodzie neutralnym (tj. przy dużych prądach zwarciowych doziemnych);

250/Iz, ale nie więcej niż 10 omów z izolowanym punktem neutralnym (tj. przy małych prądach zwarciowych doziemnych) i warunkiem, że elektroda uziemiająca stosowana jest wyłącznie w instalacjach elektrycznych o napięciu powyżej 1000 V.

W tych wyrażeniach Iз jest obliczonym prądem zwarcia doziemnego.

Podczas eksploatacji może nastąpić wzrost rezystancji rozpływu prądu elektrody uziemiającej powyżej wartości obliczonej, dlatego należy okresowo monitorować wartość rezystancji elektrody uziemiającej.

Pętla uziemienia

Pętla masy to klasycznie grupa pionowych elektrod o małej głębokości, połączonych poziomym przewodnikiem, zamontowanych w pobliżu obiektu w stosunkowo niewielkiej wzajemnej odległości od siebie.

Jako elektrody uziemiające w takim urządzeniu uziemiającym tradycyjnie stosowano stalowy narożnik lub zbrojenie o długości 3 metrów, które wbijano w ziemię za pomocą młota.

Jako przewód połączeniowy zastosowano taśmę stalową o wymiarach 4x40 mm, którą ułożono w przygotowanym rowie o głębokości 0,5 - 0,7 metra. Przewód łączono z zamontowanymi przewodami uziemiającymi za pomocą spawania elektrycznego lub gazowego.

Aby zaoszczędzić miejsce, pętla uziemienia jest zwykle „zwinięta” wokół budynku wzdłuż ścian (obwód). Patrząc na tę elektrodę masową z góry, można powiedzieć, że elektrody są zamontowane wzdłuż konturu budynku (stąd nazwa).

Zatem pętla uziemiająca jest elektrodą masową składającą się z kilku elektrod (grup elektrod) połączonych ze sobą i zamontowanych wokół budynku wzdłuż jego obrysu.

Obwody podłączenia do obwodu prądowego mogą być różne. Jednak najbardziej typowe schematy połączeń to: pomiędzy dwiema fazami oraz pomiędzy jedną fazą a ziemią (rys. 1). Oczywiście w drugim przypadku zakłada się połączenie elektryczne pomiędzy siecią a ziemią.

Pierwszy obwód odpowiada dotykowi dwufazowemu, drugi zaś jednofazowemu.

Nazywa się napięcie między dwiema częściami przewodzącymi lub między częścią przewodzącą a ziemią, gdy jednocześnie dotyka ich osoba lub zwierzę napięcie dotykowe (U itp).

Dotyk dwufazowy przy wszystkich innych parametrach jest bardziej niebezpieczny, ponieważ do ciała ludzkiego przykładane jest najwyższe napięcie w danej sieci - liniowe i Największe znaczenie ma prąd przepływający przez osobę, niezależny od schematu sieci, trybu neutralnego i innych czynników:

Gdzie
- napięcie sieciowe, tj. napięcie między przewodami fazowymi sieci, V;

U F - napięcie fazowe, tj. napięcie między początkiem i końcem jednego uzwojenia źródła prądu (transformator lub generator) lub między przewodami fazowymi i neutralnymi sieci, V;

R H- opór ludzkiego ciała, Ohm.

Ryż. 6.1. Przypadki kontaktu człowieka z częściami pod napięciem: a - włączenie dwufazowe: b i c - włączenie jednofazowe

Przypadki dotyku dwufazowego zdarzają się bardzo rzadko i nie mogą stanowić podstawy do oceny sieci pod kątem warunków bezpieczeństwa. Występują one najczęściej w instalacjach do 1000 V na skutek pracy pod napięciem, stosowania wadliwych urządzeń ochronnych, a także pracy urządzeń z nieosłoniętymi częściami pod napięciem (otwarte wyłączniki, niezabezpieczone zaciski transformatorów spawalniczych itp.).

Dotyk jednofazowy, przy niezmienionych innych parametrach, jest mniej niebezpieczny niż dotyk dwufazowy, ponieważ prąd przepływający przez człowieka jest ograniczony wpływem wielu czynników. Jednak kontakt jednofazowy występuje znacznie częściej i jest głównym schematem, w którym ludzie zostają porażeni prądem w sieciach o dowolnym napięciu. Dlatego poniżej analizowane są tylko przypadki dotyku jednofazowego. W tym przypadku uwzględnia się obie dopuszczone do użytku sieci prądu trójfazowego o napięciu do 1000 V: czteroprzewodowe z solidnie uziemionym punktem neutralnym i trójprzewodowe z izolowanym punktem neutralnym.

6.2.4. Sieci trójfazowe z solidnie uziemionym punktem neutralnym

W trójfazowej sieci czteroprzewodowej z solidnie uziemionym punktem neutralnym, obliczenie napięcia dotykowego U itp , I aktualny I H przejście przez osobę, w przypadku dotknięcia jednej z faz (ryc. 6.2), najłatwiej jest wykonać metodą symboliczną (złożoną).

Rozważmy najbardziej ogólny przypadek, gdy rezystancja izolacji przewodów, a także pojemność przewodów względem ziemi nie są sobie równe, tj.

R 1 ≠ R 2 ≠ R 3 ≠ R N ; Z 1 ≠ Z 2 ≠ Z 3 ≠ Z N ≠ 0,

Gdzie R 1 , R 2 , R 3 , R N- rezystancja izolacji przewodów fazowych L i neutralnych (kombinowanych) PEN, Ohm;

C 1 , C 2 , C 3 , C N - pojemności rozproszone przewodów fazowych L i neutralnych (kombinowanych) PEN względem ziemi, F.

Następnie całkowite przewodnictwo przewodów fazowych i neutralnych względem ziemi w postaci złożonej będzie wynosić:

;
;
;

Gdzie w- częstotliwość kątowa, rad/s;

J - jednostka urojona równa (
).

Ryż. 6.2. Kontakt człowieka z przewodem fazowym trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym podczas normalnej pracy: a - schemat sieci; b - obwód zastępczy; L1, L2, L3, - przewody fazowe; DŁUGOPIS - przewód neutralny (kombinowany).

Całkowite przewodnictwo uziemienia przewodu neutralnego i ciała ludzkiego jest odpowiednio równe

;
,

Gdzie R 0 - rezystancja uziemienia neutralnego, Ohm.

Składnik pojemnościowy przewodnictwa człowieka można pominąć ze względu na jego małą wartość.

Kiedy osoba dotknie jednej z faz, na przykład przewodu fazowego L1, napięcie, pod którym zostanie określone przez wyrażenie

, (6.1)

Prąd można znaleźć ze wzoru

Gdzie - napięcie zespolone fazy 1 (napięcie fazowe), V;

- złożone napięcie między punktem neutralnym źródła prądu a ziemią (między punktami 00" w obwodzie równoważnym).

Korzystając ze znanej metody dwuwęzłowej, można wyrazić następująco:

Mając to na uwadze dla symetrycznego układu trójfazowego

;
;
,

Gdzie U F - napięcie fazowe źródła (modułu), V;

A - operator fazowy uwzględniający przesunięcie fazowe, gdzie

będziemy mieli równość

Podstawiając tę wartość do (6.1) otrzymujemy wymagane równanie na napięcie dotykowe w postaci zespolonej działające na osobę dotykającą przewodu fazowego L1 trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym:

. (6.2)

Prąd przepływający przez osobę otrzymamy, jeśli pomnożymy to wyrażenie przez Y H :

. (6.3)

W normalnych warunkach pracy sieci przewodność przewodów fazowych i neutralnych względem ziemi w porównaniu z przewodnością uziemienia neutralnego ma bardzo małe wartości i przy pewnych założeniach można ją zrównać do zera, tj.

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y N = 0

W tym przypadku równania (6.2) i (6.3) zostaną znacznie uproszczone. Zatem napięcie dotykowe będzie równe

lub (w rzeczywistej formie)

, (6.4)

i prąd jest równy

(6.5)

Zgodnie z wymaganiami PUE, wartość rezystancji R 0 nie powinna przekraczać 8 omów, rezystancji ludzkiego ciała R H , nie spada poniżej kilkuset omów. Zatem bez dużego błędu w równaniach (6.4) i (6.5) możemy pominąć tę wartość R 0 i załóż to dotykając jednej z faz trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym, osoba znajduje się praktycznie pod napięciem fazowymU F , a przepływający przez niego prąd jest równy ilorazowi dzieleniaU F NAR H .

Kolejny wniosek wynika z równania (6.5): prąd przepływający przez osobę, która dotyka fazy trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym podczas normalnej pracy, praktycznie nie zmienia się wraz ze zmianami rezystancji izolacji i pojemności przewodów względem ziemi, jeśli warunek pozostaje to, że całkowite przewodnictwo przewodów względem ziemi jest bardzo małe w porównaniu z neutralnym uziemieniem sieci przewodności.

W tym przypadku znacznie wzrasta bezpieczeństwo rezystancji butów, gleby (podłogi) i innego oporu w ludzkim obwodzie elektrycznym.

Stałe zwarcie doziemne w sieci z solidnie uziemionym punktem neutralnym powoduje niewielką zmianę napięcia fazowego w stosunku do masy.

W trybie awaryjnym, gdy jedna z faz sieci, np. przewód fazowy L3 (ryc. 6.3, a), zostaje zwarta do masy poprzez stosunkowo niską rezystancję czynną R zm, a człowiek dotknie przewodu fazowego L1, równanie (6.2) przyjmie następującą postać:

Tutaj również tak zakładamy Y 1 ,Y 2 I Y N mały w porównaniu do Y 0 , tj. są równe zeru.

Po dokonaniu odpowiednich przekształceń i uwzględnieniu tego

,
I
,

otrzymujemy napięcie dotykowe w postaci rzeczywistej

Aby uprościć to wyrażenie, załóżmy, że

W rezultacie ostatecznie otrzymujemy to napięcie U itp równa się

. (6.6)

Prąd przepływający przez osobę określa się według wzoru

. (6.7)

Ryż. 6.3. Kontakt człowieka z przewodem fazowym trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym w trybie awaryjnym: a - schemat sieci; b - wektorowy wykres napięć.

Rozważmy dwa typowe przypadki.

Jeżeli rezystancja przewodów do masy wynosi R zm uznana za równą zeru, wówczas równanie (6.6) przyjmie postać

W związku z tym w tym przypadku osoba będzie pod wpływem napięcia liniowego sieci.

2. Jeśli przyjmiemy, że rezystancja uziemienia neutralnego jest równa zeru R 0 , wówczas z równania (6.6) otrzymujemy to U n.p. = U F , te. Napięcie, pod którym będzie dana osoba, będzie równe napięciu fazowemu.

Jednak w praktycznych warunkach oporu R zm I R 0 jest zawsze większa od zera, więc napięcie, pod którym osoba dotyka sprawnego przewodu fazowego sieci trójfazowej z uziemionym punktem neutralnym w trybie awaryjnym, jest zawsze mniejsze niż liniowe, ale większe niż fazowe, tj.

>U itp >U F . (6.8)

Sytuację tę ilustruje diagram wektorowy pokazany na ryc. 6.3, b i odpowiadające rozpatrywanemu przypadku. Należy zauważyć, że wniosek ten wynika również z równania (6.6). A więc dla małych wartości R zm I R 0 w porównaniu z R H , pierwszy wyraz w mianowniku można pominąć. Następnie ułamek dla dowolnego stosunku R zm I R 0 zawsze będzie większa niż jeden, ale mniejsza
, tj. otrzymujemy wyrażenie (6.8).

Pierwszy obwód odpowiada dotykowi dwufazowemu, drugi zaś jednofazowemu.

Nazywa się napięcie między dwiema częściami przewodzącymi lub między częścią przewodzącą a ziemią, gdy jednocześnie dotyka ich osoba lub zwierzę napięcie dotykowe (U itp).

Gdzie
- napięcie sieciowe, tj. napięcie między przewodami fazowymi sieci, V;

U F - napięcie fazowe, tj. napięcie między początkiem i końcem jednego uzwojenia źródła prądu (transformator lub generator) lub między przewodami fazowymi i neutralnymi sieci, V;

R H- opór ludzkiego ciała, Ohm.

Ryż. 6.1. Przypadki kontaktu człowieka z częściami pod napięciem: a - włączenie dwufazowe: b i c - włączenie jednofazowe

6.2.4. Sieci trójfazowe z solidnie uziemionym punktem neutralnym

Rozważmy najbardziej ogólny przypadek, gdy rezystancja izolacji przewodów, a także pojemność przewodów względem ziemi nie są sobie równe, tj.

R 1 ≠ R 2 ≠ R 3 ≠ R N ; Z 1 ≠ Z 2 ≠ Z 3 ≠ Z N ≠ 0,

Gdzie R 1 , R 2 , R 3 , R N- rezystancja izolacji przewodów fazowych L i neutralnych (kombinowanych) PEN, Ohm;

C 1 , C 2 , C 3 , C N - pojemności rozproszone przewodów fazowych L i neutralnych (kombinowanych) PEN względem ziemi, F.

Następnie całkowite przewodnictwo przewodów fazowych i neutralnych względem ziemi w postaci złożonej będzie wynosić:

;
;
;

Gdzie w- częstotliwość kątowa, rad/s;

J - jednostka urojona równa (
).

Całkowite przewodnictwo uziemienia przewodu neutralnego i ciała ludzkiego jest odpowiednio równe

;
,

Gdzie R 0 - rezystancja uziemienia neutralnego, Ohm.

Składnik pojemnościowy przewodnictwa człowieka można pominąć ze względu na jego małą wartość.

Kiedy osoba dotknie jednej z faz, na przykład przewodu fazowego L1, napięcie, pod którym zostanie określone przez wyrażenie

, (6.1)

Prąd można znaleźć ze wzoru

Gdzie - napięcie zespolone fazy 1 (napięcie fazowe), V;

- złożone napięcie między punktem neutralnym źródła prądu a ziemią (między punktami 00" w obwodzie równoważnym).

Korzystając ze znanej metody dwuwęzłowej, można wyrazić następująco:

Mając to na uwadze dla symetrycznego układu trójfazowego

;
;
,

Gdzie U F - napięcie fazowe źródła (modułu), V;

A - operator fazowy uwzględniający przesunięcie fazowe, gdzie

będziemy mieli równość

. (6.2)

Prąd przepływający przez osobę otrzymamy, jeśli pomnożymy to wyrażenie przez Y H :

. (6.3)

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y N = 0

W tym przypadku równania (6.2) i (6.3) zostaną znacznie uproszczone. Zatem napięcie dotykowe będzie równe

lub (w rzeczywistej formie)

, (6.4)

i prąd jest równy

(6.5)

W tym przypadku znacznie wzrasta bezpieczeństwo rezystancji butów, gleby (podłogi) i innego oporu w ludzkim obwodzie elektrycznym.

Stałe zwarcie doziemne w sieci z solidnie uziemionym punktem neutralnym powoduje niewielką zmianę napięcia fazowego w stosunku do masy.

Tutaj również tak zakładamy Y 1 ,Y 2 I Y N mały w porównaniu do Y 0 , tj. są równe zeru.

Po dokonaniu odpowiednich przekształceń i uwzględnieniu tego

,
I
,

otrzymujemy napięcie dotykowe w postaci rzeczywistej

Aby uprościć to wyrażenie, załóżmy, że

W rezultacie ostatecznie otrzymujemy to napięcie U itp równa się

. (6.6)

Prąd przepływający przez osobę określa się według wzoru

. (6.7)

Ryż. 6.3. Kontakt człowieka z przewodem fazowym trójfazowej sieci czteroprzewodowej z uziemionym punktem neutralnym w trybie awaryjnym: a - schemat sieci; b - wektorowy wykres napięć.

Rozważmy dwa typowe przypadki.

Jeżeli rezystancja przewodów do masy wynosi R zm uznana za równą zeru, wówczas równanie (6.6) przyjmie postać

W związku z tym w tym przypadku osoba będzie pod wpływem napięcia liniowego sieci.

>U itp >U F . (6.8)

Ponieważ z rezystancji obwodu elektrycznego R Ponieważ wielkość prądu elektrycznego przepływającego przez osobę w znacznym stopniu zależy, o ciężkości urazu decyduje w dużej mierze obwód łączący osobę z obwodem. Schematy obwodów powstających w wyniku kontaktu człowieka z przewodnikiem zależą od rodzaju zastosowanego systemu zasilania.

Najpopularniejsze sieci elektryczne to te, w których przewód neutralny jest uziemiony, tj. Zwarty przez przewodnik z ziemią. Dotknięcie przewodu neutralnego nie stwarza praktycznie żadnego zagrożenia dla człowieka, niebezpieczny jest jedynie przewód fazowy. Trudno jednak ustalić, który z dwóch przewodów jest neutralny - wyglądają tak samo. Możesz to rozgryźć za pomocą specjalnego urządzenia - detektora fazy.

Na konkretnych przykładach rozważymy możliwe schematy podłączenia osoby do obwodu elektrycznego podczas dotykania przewodów.

Dwufazowe podłączenie do obwodu. Najrzadszym, ale i najniebezpieczniejszym jest dotknięcie przez osobę dwóch przewodów fazowych lub podłączonych do nich przewodów prądowych (ryc. 2.29).

W takim przypadku osoba będzie pod wpływem napięcia sieciowego. Prąd będzie płynął przez osobę „ręka w rękę”, tj. opór obwodu będzie obejmował tylko opór ciała (D,).

Jeśli weźmiemy opór ciała 1 kOhm i sieć elektryczną o napięciu 380/220 V, wówczas siła prądu przechodzącego przez osobę będzie równa

To śmiercionośny prąd. Ciężkość urazu elektrycznego, a nawet życie człowieka, będzie zależeć przede wszystkim od tego, jak szybko uwolni się on od kontaktu z przewodnikiem prądu (przerwa obwód elektryczny), ponieważ w tym przypadku decydujący jest czas narażenia.

Znacznie częściej zdarzają się przypadki, gdy człowiek jedną ręką styka się z przewodem fazowym lub częścią urządzenia, czyli urządzeniem, które przypadkowo lub celowo jest do niego podłączone elektrycznie. Niebezpieczeństwo porażenia prądem w tym przypadku zależy od rodzaju sieci elektrycznej (z uziemionym lub izolowanym punktem neutralnym).

Jednofazowe podłączenie do obwodu w sieci z uziemionym punktem neutralnym(ryc. 2.30). W takim przypadku prąd przepływa przez osobę wzdłuż ścieżki „ramię-nogi” lub „ramię-ramię”, a osoba będzie pod napięciem fazowym.

W pierwszym przypadku rezystancja obwodu zostanie określona na podstawie rezystancji ciała ludzkiego (I_, buty (R o 6), fusy (Rż), na którym stoi osoba, rezystancja uziemienia neutralnego (prawa strona), i prąd będzie płynął przez osobę

Neutralny opór RH jest mały i można go pominąć w porównaniu z rezystancjami innych obwodów. Aby oszacować wielkość prądu przepływającego przez osobę, przyjmiemy, że napięcie sieciowe wynosi 380/220 V. Jeśli osoba ma na sobie izolujące, suche buty (skórzane, gumowe), stoi na suchej drewnianej podłodze, obwód opór będzie duży, a siła prądu zgodnie z prawem Ohma będzie mała.

Na przykład opór podłogi wynosi 30 kOhm, skórzane buty 100 kOhm, opór człowieka wynosi 1 kOhm. Prąd przepływający przez osobę

Prąd ten jest zbliżony do progu prądu odczuwalnego. Osoba poczuje przepływ prądu, przestanie działać i wyeliminuje awarię.

Jeśli osoba stanie na mokrym podłożu w wilgotnych butach lub bosych stopach, przez ciało przepłynie prąd

Prąd ten może spowodować uszkodzenie płuc i serca, a w przypadku długotrwałego narażenia – śmierć.

Jeśli osoba stoi na mokrej ziemi w suchych i nienaruszonych gumowych butach, przez ciało przepływa prąd

Osoba może nawet nie odczuć wpływu takiego prądu. Jednak nawet niewielkie pęknięcie lub przebicie podeszwy buta może radykalnie zmniejszyć opór gumowej podeszwy i sprawić, że praca będzie niebezpieczna.

Przed rozpoczęciem pracy z urządzeniami elektrycznymi (zwłaszcza tymi, które nie były używane przez dłuższy czas) należy je dokładnie sprawdzić pod kątem uszkodzeń izolacji. Urządzenia elektryczne należy wytrzeć z kurzu, a w przypadku zamoczenia,- suchy. Nie wolno używać mokrych urządzeń elektrycznych! Elektronarzędzia, instrumenty i sprzęt lepiej przechowywać w plastikowych torbach, aby zapobiec przedostawaniu się do nich kurzu i wilgoci. Podczas pracy musisz nosić buty. Jeśli niezawodność urządzenia elektrycznego budzi wątpliwości, musisz zachować bezpieczną stronę.- umieść pod stopami suchą drewnianą podłogę lub gumową matę. Można używać gumowych rękawiczek.

Druga droga przepływu prądu ma miejsce, gdy druga ręka człowieka zetknie się z obiektami przewodzącymi prąd elektryczny podłączonymi do ziemi (korpusem uziemionej obrabiarki, metalową lub żelbetową konstrukcją budynku, mokrą ścianą drewnianą, rurą wodociągową, akumulator grzewczy itp.). W tym przypadku prąd płynie po drodze o najmniejszym oporze elektrycznym. Obiekty te są praktycznie zwarte do ziemi, ich opór elektryczny jest bardzo mały. Dlatego rezystancja obwodu jest równa rezystancji ciała, a prąd będzie przepływał przez osobę

Taka ilość prądu jest zabójcza.

Podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi nie dotykaj drugą ręką przedmiotów, które mogą być elektrycznie połączone z ziemią. Praca w pomieszczeniach wilgotnych, w obecności silnie przewodzących przedmiotów połączonych z ziemią w pobliżu człowieka, stwarza niezwykle duże zagrożenie i wymaga zachowania zwiększonych środków bezpieczeństwa elektrycznego.

W trybie awaryjnym (ryc. 2.30, b), gdy jedna z faz sieci (inna faza sieci, inna niż faza dotykana przez osobę) zostanie zwarta do masy, następuje redystrybucja napięcia, a napięcie zdrowego faz różni się od napięcia fazowego sieci. Dotykając fazy roboczej, człowiek znajduje się pod napięciem większym niż napięcie fazowe, ale mniejszym niż napięcie liniowe. Dlatego niezależnie od ścieżki przepływu prądu, ten przypadek jest bardziej niebezpieczny.

Jednofazowe podłączenie do obwodu w sieci z izolowanym punktem neutralnym(ryc. 2.31). W produkcji trójprzewodowe sieci elektryczne z izolowanym punktem neutralnym służą do zasilania instalacji elektrycznych. W takich sieciach nie ma czwartego uziemionego przewodu neutralnego i są tylko przewody trójfazowe. Na tym schemacie prostokąty tradycyjnie pokazują opór elektryczny r A, R V, R Z izolacja przewodów każdej fazy i pojemność SA, Sv, S s względna każda faza____________________

znajdują się pod znacznie wyższym napięciem i dlatego są bardziej niebezpieczne. Jednak główne wnioski i zalecenia dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa są prawie takie same.

Nawet jeśli nie uwzględnimy rezystancji obwodu ludzkiego (osoba stoi na mokrym podłożu w wilgotnych butach), przepływający przez nią prąd będzie bezpieczny:

Zatem dobra izolacja faz jest kluczem do bezpieczeństwa. Jednak przy rozbudowanych sieciach elektrycznych nie jest to łatwe do osiągnięcia. W długich i rozgałęzionych sieciach z dużą liczbą odbiorców rezystancja izolacji jest niska, a zagrożenie wzrasta.

W przypadku długich sieci elektrycznych, zwłaszcza linii kablowych, nie można pominąć pojemności fazowej (CV0). Nawet przy bardzo dobrej izolacji faz (r = oo) prąd będzie przepływał przez człowieka przez pojemność faz, a jego wartość będzie określona wzorem:

Zatem długie obwody elektryczne przedsiębiorstw przemysłowych o dużej pojemności są bardzo niebezpieczne, nawet przy dobrej izolacji fazowej.

Jeśli izolacja którejkolwiek fazy zostanie uszkodzona, dotknięcie sieci z izolowanym przewodem neutralnym staje się bardziej niebezpieczne niż dotknięcie sieci z uziemionym przewodem neutralnym. W trybie awaryjnym (ryc. 2.31, B) prąd przepływający przez osobę, która dotknęła fazy sprawnej, przepłynie przez obwód zwarcia doziemnego do fazy awaryjnej, a jego wartość zostanie określona według wzoru:

Ponieważ rezystancja zamknięcia D, faza awaryjna na ziemi, jest zwykle mała, osoba będzie pod napięciem liniowym, a rezystancja powstałego obwodu będzie równa rezystancji obwodu osoby ____, co jest bardzo niebezpieczne.

Z tych powodów, a także ze względu na łatwość obsługi (możliwość uzyskania napięć 220 i 380 V), najbardziej rozpowszechnione stały się sieci czteroprzewodowe z uziemionym przewodem neutralnym na napięcie 380/220 V.

Nie rozważyliśmy wszystkich możliwych schematów sieci elektrycznej i opcji dotykowych. Podczas produkcji możesz mieć do czynienia z bardziej złożonymi obwodami zasilania, zwłaszcza obwodami masy.

Aby uprościć analizę, załóżmy g A - g do= sol do = g, A SA= FUNT= do do = do

Jeżeli osoba dotknie jednego z przewodów lub jakiegokolwiek przedmiotu z nim połączonego elektrycznie, prąd przepłynie przez tę osobę, but, podstawę oraz przez izolację i pojemność przewodów do pozostałych dwóch przewodów. W ten sposób powstaje zamknięty obwód elektryczny, w którym w przeciwieństwie do wcześniej rozważanych przypadków uwzględniona jest rezystancja izolacji fazowej. Ponieważ opór elektryczny dobrej izolacji wynosi dziesiątki i setki kiloomów, całkowity opór elektryczny obwodu jest znacznie większy niż opór obwodu utworzonego w sieci z uziemionym przewodem neutralnym. Oznacza to, że prąd przepływający przez osobę w takiej sieci będzie mniejszy, a dotknięcie jednej z faz sieci izolowanym punktem neutralnym jest bezpieczniejsze.

Prąd przepływający przez osobę w tym przypadku określa się za pomocą następującego wzoru:

gdzie jest opór elektryczny obwodu ludzkiego,

co = 2. - częstotliwość kołowa prądu, rad/s (dla prądu o częstotliwości przemysłowej = 50 Hz, zatem co = YuOl).

Jeśli pojemność fazowa jest mała (tak jest w przypadku krótkich sieci lotniczych), możemy przyjąć C « 0. Następnie wyrażenie na ilość prądu przepływającego przez osobę będzie miało postać:

Na przykład, jeśli rezystancja podłogi wynosi 30 kOhm, skórzane buty 100 kOhm, rezystancja człowieka 1 kOhm, a rezystancja izolacji fazowej wynosi 300 kOhm, prąd przepływający przez osobę (w przypadku sieci 380/220 V) będzie wynosił Być równe

Osoba może nawet nie odczuwać takiego prądu.

Pytania kontrolne

1. Jakie rodzaje sieci elektrycznych są najczęściej produkowane?

2. Wymienić źródła zagrożeń elektrycznych w pracy.

3. Co to jest napięcie dotykowe i napięcie krokowe? Jak ich wartości zależą od odległości od punktu, w którym prąd wpływa do ziemi?

4. Jak klasyfikuje się obiekty ze względu na stopień zagrożenia elektrycznego?

5. Jak prąd elektryczny wpływa na człowieka? Wymień i opisz rodzaje porażenia prądem elektrycznym.

6. Jakie parametry prądu elektrycznego decydują o sile porażenia prądem? Określ aktualne progi.

7. Która droga przepływu prądu elektrycznego przez ciało człowieka jest najbardziej niebezpieczna?

8. Wskaż źródła największego zagrożenia elektrycznego w produkcji związanej z Twoim przyszłym zawodem.

9. Wykonaj analizę zagrożeń w sieciach elektrycznych z uziemionym punktem neutralnym.

10. Przeprowadź analizę zagrożeń stwarzanych przez sieci elektryczne z izolowanym punktem neutralnym.

11. Które dotknięcie przewodów pod napięciem jest najbardziej niebezpieczne dla człowieka?

12. Dlaczego dotykanie ręką przedmiotów połączonych z ziemią (np. rury wodnej) podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi znacznie zwiększa ryzyko porażenia prądem?

13. Dlaczego podczas naprawy sprzętu elektrycznego należy wyjąć wtyczkę z gniazdka?

14. Dlaczego podczas pracy przy urządzeniach elektrycznych należy nosić obuwie?

15.Jak zmniejszyć ryzyko porażenia prądem?

Ponieważ wielkość prądu elektrycznego przepływającego przez osobę w znacznym stopniu zależy od rezystancji obwodu elektrycznego R, ciężkość urazu zależy w dużej mierze od sposobu podłączenia osoby do obwodu. Schematy obwodów powstających w wyniku kontaktu człowieka z przewodnikiem zależą od rodzaju zastosowanego systemu zasilania.

Na konkretnych przykładach rozważymy możliwe schematy podłączenia osoby do obwodu elektrycznego podczas dotykania przewodów.

Dwufazowe podłączenie do obwodu elektrycznego

Najrzadszym, ale i najniebezpieczniejszym jest dotknięcie przez osobę dwóch przewodów fazowych lub podłączonych do nich przewodów prądowych (rys. 1).

W takim przypadku osoba będzie pod wpływem napięcia sieciowego. Prąd będzie płynął przez osobę „ręka w rękę”, tj. rezystancja obwodu będzie obejmowała tylko rezystancję ciała ()

Jeśli założymy, że rezystancja ciała wynosi 1 kOhm, a sieć elektryczna o napięciu 380-220 V, wówczas siła prądu przechodząca przez osobę będzie równa

Jest to prąd śmiertelny. Stopień porażenia prądem, a nawet życie człowieka będzie zależeć przede wszystkim od tego, jak szybko uwolni się on od kontaktu z przewodnikiem prądu (przerwa obwód elektryczny), ponieważ w tym przypadku decydujący jest czas narażenia.

Znacznie częstsze są przypadki, gdy osoba styka się jedną ręką z przewodem fazowym lub częścią urządzenia: urządzeniem, które jest do niego przypadkowo lub celowo podłączone elektrycznie. Niebezpieczeństwo porażenia prądem w tym przypadku zależy od rodzaju sieci elektrycznej (z uziemionym lub izolowanym punktem neutralnym).