Анализ на опасностите токов ударв различни мрежи

Поражението на човек с електрически ток е възможно само при директен контакт с точките на електрическата инсталация, между които има напрежение, или с точка, чийто потенциал се различава от потенциала на земята. Анализът на опасността от такова докосване, оценен по стойността на тока, преминаващ през човека или напрежението на докосването, зависи от редица фактори: схемата за свързване на човек към електрическата мрежа, неговото напрежение, неутрален режим, изолацията на тоководещите части, тяхната капацитивна съставка и др.

При изучаване на причините за токов удар е необходимо да се прави разлика между директен контакт с живи части на електрически инсталации и непряк контакт. Първият, като правило, възниква в случай на груби нарушения на правилата за експлоатация на електрическите инсталации (PTE и PTB), вторият - в резултат на извънредни ситуации, например по време на повреда на изолацията.

Схемите за включване на човек в електрическа верига могат да бъдат различни. Най-разпространени обаче са два: между два различни проводника - двуфазна връзка и между един проводник или тяло на електрическа инсталация, едната фаза на която е прекъсната, и земята - монофазна връзка.

Статистиката показва, че най-голям брой електрически наранявания възникват при еднофазно превключване и повечето от тях се случват в мрежи с напрежение 380/220 V. Двуфазното превключване е по-опасно, тъй като в този случай човек е под линейно напрежение , докато токът, преминаващ през човек, ще бъде (в A)

където Ul - линейно напрежение, т.е. напрежение между фазовите проводници, V; Uph - фазово напрежение, т.е. напрежение между началото и края на една намотка (или между фазовия и нулевия проводник), V.

Както се вижда от фиг. 8.1, опасността от двуфазно превключване не зависи от неутралния режим. Неутрална е точката на свързване на намотките на трансформатор или генератор, която не е свързана към заземително устройство или свързана към него чрез устройства с високо съпротивление (мрежа с изолирана неутрала) или директно свързана към заземително устройство - мрежа с солидно заземен неутрал.

При двуфазна връзка токът, преминаващ през човешкото тяло, няма да намалее, когато човекът е изолиран от земята с помощта на диелектрични галоши, ботуши, килими, подове.

При еднофазно включване на човек в мрежата силата на тока до голяма степен се определя от неутралния режим. За разглеждания случай токът, преминаващ през човек, ще бъде (в A)

, (8.3)

където w е честотата; C - фазов капацитет спрямо земята

Ориз. 8.1. Превръщане на човек в трифазна мрежас изолирана неутрална:
а - двуфазно включване; b - еднофазно включване; Ra, Rt, Rc - електрическо съпротивление на фазовата изолация спрямо земята. Ом; Ca, Cb, Cs - капацитет на проводниците спрямо земята, F, Ia, Ib, IC токове, протичащи към земята през съпротивлението на изолацията на фазата (токове на утечка)

За да се опрости формулата, се приема, че Ra = Rb = Rc = Riz и Ca = Cb = Cc = C.

При производствени условия изолацията на фазите, изработени от диелектрични материали и имащи крайна стойност, се променя по различен начин за всяка фаза по време на стареене, влага, покритие от прах. Следователно изчисляването на безопасните условия, което е много сложно, трябва да се извърши, като се вземат предвид действителните стойности на съпротивлението R и капацитетите C за всяка фаза. Ако капацитетът на фазите спрямо земята е малък, т.е. Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d 0 (например във въздушни мрежи с малка дължина), тогава

Ich \u003d Up / (Rch + Riz / 3), (8.4)

Ако капацитетът е голям (Ca = Cb = Cc не е равен на 0) и Riz е голям (например в кабелни линии), тогава силата на тока, протичащ през човешкото тяло, ще се определя само от капацитивния компонент:

, (8.5)

където Xc \u003d 1 / wС - капацитет, Ohm.

От горните изрази може да се види, че в мрежи с изолирана неутрала опасността от токов удар за човек е толкова по-малка, колкото по-малък е капацитивът и колкото по-висок е активният компонент на фазовите проводници спрямо земята. Следователно в такива мрежи е много важно постоянно да се наблюдава Riz, за да се идентифицират и елиминират щетите.

Ориз. 8.2. Включване на човек в трифазна мрежа с изолирана неутрала в авариен режим. Пояснения в текста

Ако капацитивният компонент е голям, тогава високото фазово изолационно съпротивление не осигурява необходимата защита.

В случай на авария (фиг. 8.2), когато една от фазите е късо към земята, токът, преминаващ през човека, ще бъде равен (в A)

Ако приемем, че Rzm = 0 или Rzm<< Rч (что бывает в реальных аварийных условиях), то, исходя из приведенного выражения, человек окажется под линейным напряжением, т. е. попадет под двухфазное включение. Однако чаще всего R3M не равно 0, поэтому человек будет находиться под напряжением, меньшим Uл, но большим Uф, при условии, что Rиз/3 >> Rzm.

Заземяването също значително променя напрежението на тоководещите части на електрическата инсталация спрямо земята и заземените строителни конструкции. Заземяването винаги е придружено от разпространение на ток в земята, което от своя страна води до нов тип нараняване на човека, а именно контактно напрежение и стъпково напрежение. Такова затваряне може да бъде случайно или умишлено. В последния случай проводникът в контакт със земята се нарича заземяващ електрод или електрод.

В обема на земята, където преминава токът, възниква така нареченото "поле (зона) на разпространение на тока". Теоретично той се простира до безкрайност, но в реални условия, вече на разстояние 20 m от земния електрод, плътността на разпространяващия се ток и потенциалът са практически равни на нула.

Характерът на кривата на разпространение на потенциала зависи основно от формата на заземяващия електрод. Така че за единичен полусферичен заземен електрод потенциалът на земната повърхност ще се промени според хиперболичния закон (фиг. 8.3).

Ориз. 8.3. Разпределение на потенциала върху земната повърхност около полусферичен заземителен електрод (f - промяна в потенциала на заземителния електрод върху земната повърхност; fz - максимален потенциал на заземителния електрод при ток на земно съединение I3; r - радиус на заземителния електрод)

Ориз. 8.4. Контактно напрежение с единичен заземяващ електрод (f3 - общо съпротивление на почвата срещу разпространение на тока от заземяващия електрод):
1 - потенциална крива; 2 - крива, характеризираща изменението на Upr като разстояние от земния електрод; 3 - фаза разбивка на тялото

В зависимост от местоположението на човек в зоната на разпространение и контакта му с електрическата инсталация b, чийто корпус е заземен и под напрежение, човек може да попадне под контактното напрежение Upr (фиг. 8.4), дефинирано като потенциална разлика между точката на електрическата инсталация, която лицето докосва f3, и точката на земята, върху която стои - phosn (в B)

Upr \u003d f3 - phosn \u003d f3 (1 - phosn / f3), (8.7)

където изразът (1 - phosn/f3) = a1 е коефициентът на контактно напрежение, характеризиращ формата на потенциалната крива.

От фиг. 8.4, може да се види, че контактното напрежение ще бъде максимално, когато човек е на 20 m или повече от заземяващия електрод (електрическа инсталация c) и е числено равно на потенциала на заземяващия електрод Upr \u003d f3, докато a1 \ u003d I. Ако човек стои точно над земния електрод (електрическа инсталация a), тогава Unp = 0 и a1 = 0. Това е най-сигурният случай.

Изразът (8.7) ни позволява да изчислим Unp, без да отчитаме допълнителни съпротивления във веригата човек-земя, т.е. без да отчитаме съпротивлението на обувките, съпротивлението на опорната повърхност на краката и съпротивлението на пода. Всичко това се взема предвид от коефициента a2, следователно в реални условия стойността на контактното напрежение ще бъде още по-малка.

Изтичане постоянен ток през човешкото тяло причинява болка в мястото на контакт и в ставите на крайниците. Като правило, ефектът на постоянен ток върху човешкото тяло причинява изгаряния или болков шок, което в тежки случаи може да доведе до спиране на дишането или сърцето.

Ако човек докосне еднофазни или двуфазни мрежи променлив токвъв всеки режим на мрежата спрямо земята (изолирана от земята, със заземен стълб, със заземена средна точка), т.к. в този случай токът, протичащ през човек, се определя само от електрическото съпротивление на тялото му.

Степента на опасност и изхода от токов удар зависи от: схемата на "свързване" на човек към електрическа верига; по електрическата мрежа:

трифазен четирижилен със заземена неутрала;

трифазен с изолирана неутрала.

Токов удар на човек може да бъде причинен от еднополюсен (монофазен) или двуполюсен (двуфазен) допир до тоководещата част на инсталацията.

Еднофазното свързване е по-малко опасно от двуфазното, но се среща много по-често и е основната причина за електрически наранявания. В този случай неутралният режим на електрическата мрежа има решаващо влияние върху изхода от лезията.

При докосване на една от фазите на мрежата с изолирана неутрала, последователно със съпротивлението на човек, се включват съпротивленията на изолацията и капацитета към земята на другите две неповредени фази.

Схема на човек, докоснал една фаза на мрежа със заземен неутрал

С увеличаване на съпротивлението на изолацията рискът от токов удар намалява.

При аварийна работа на същата мрежа, когато възникне мъртво късо съединение на фазата към земята, напрежението в неутралната точка може да достигне фазовото напрежение, напрежението на неповредените фази спрямо земята става равно на линейното напрежение. В този случай, ако човек докосне една фаза, той ще бъде под линейно напрежение, токът ще тече през него по пътя "ръка-крак". В тази ситуация съпротивлението на изолацията на проводниците не играе никаква роля в резултата от лезията. Такъв токов удар най-често води до смърт.

Примерите показват, че при равни други условия еднофазното свързване на човек към мрежа с изолиран неутрал е по-малко опасно, отколкото към мрежа със заземен неутрал.

Най-опасно е двуфазното свързване на човек в електрическа мрежа, тъй като попада под линейното напрежение на мрежата, независимо от неутралния режим и условията на работа на мрежата.

7.9. Продължителност на текущата експозиция.

Продължителността на текущата експозиция често е фактор, от който зависи крайният резултат от лезията. Колкото по-дълго е въздействието на електрически ток върху човешкото тяло, толкова по-тежки са последствията от лезията. След 30-те години съпротивлението на човешкото тяло срещу протичане на ток пада с около 25%, а след 90-те - със 70%.

Установено е, че електрическият удар е възможен само когато човешкото сърце е напълно в покой, когато няма компресия (систола) или релаксация (диастола) на вентрикулите на сърцето и предсърдията. Следователно за кратко време въздействието на тока може да не съвпада с фазата на пълно отпускане, но всичко, което увеличава сърдечната честота, увеличава вероятността от сърдечен арест по време на токов удар с всякаква продължителност. Такива причини включват: умора, възбуда, глад, жажда, страх, прием на алкохол, наркотици, някои лекарства, тютюнопушене, болест и др.

Тъй като съпротивлението на електрическата верига РТъй като големината на електрическия ток, преминаващ през човек, зависи значително, тежестта на лезията до голяма степен се определя от схемата за включване на човек във веригата. Веригите, образувани, когато човек се докосне до проводник от вериги, зависят от вида на използваната захранваща система.

Най-често срещаните електрически мрежи, в които нулевият проводник е заземен, т.е. той е накъсо с проводник към земята. Докосването на неутралния проводник практически не е опасно за хората, само фазовият проводник е опасен. Трудно е обаче да се разбере кой от двата проводника е нула - изглеждат еднакви на външен вид. Можете да го разберете с помощта на специално устройство - фазов определител.

На конкретни примериразгледайте възможните схеми за включване на човек в електрическа верига при докосване на проводниците.

Двуфазно включване във веригата.Най-рядко, но и най-опасно е докосването на човек до два фазови проводника или токопровода, свързани с тях (фиг. 2.29).

В този случай човекът ще бъде под действието на линейно напрежение. Ток ще тече през човек по пътя "ръка-ръка", т.е. съпротивлението на веригата ще включва само съпротивлението на тялото (D,).

Ако вземем съпротивлението на тялото до 1 kOhm и електрическата мрежа с напрежение 380/220 V, тогава силата на тока, преминаващ през човека, ще бъде равна на

Това е смъртоносно течение. Тежестта на електрическо нараняване или дори животът на човек ще зависи преди всичко от това колко бързо той се отървава от контакт с текущия проводник (прекъсва електрическата верига), тъй като времето на експозиция в този случай е решаващо.

Много по-често има случаи, когато човек с една ръка влиза в контакт с фазов проводник или част от устройство, апарат, който е случайно или умишлено електрически свързан към него. Опасността от токов удар в този случай зависи от вида на електрическата мрежа (заземена или изолирана неутрала).

Монофазно превключваневъв верига в мрежа със заземена неутрала(фиг. 2.30). В този случай токът преминава през човека по пътя "ръка-крак" или "ръка-ръка" и човекът ще бъде под фазово напрежение.

В първия случай съпротивлението на веригата ще се определя от съпротивлението на човешкото тяло (аз_,обувки (R o 6),основания (R w),върху която стои човек, от съпротивлението на заземяване на неутралата (R H),и през човек ще тече ток

Неутрално съпротивление R Hмалък и може да бъде пренебрегнат в сравнение с други съпротивления на веригата. За да оценим големината на тока, протичащ през човек, ще вземем мрежово напрежение 380/220 V. Ако човек носи изолационни сухи обувки (кожа, гума), той стои на сух дървен под, съпротивлението на веригата ще бъде голяма, а силата на тока според закона на Ом е малка.

Например съпротивлението на пода е 30 kOhm, кожени обувки 100 kOhm, човешко съпротивление 1 kOhm. Ток, преминаващ през човек

Този ток е близък до праговия чувствителен ток. Човек ще почувства потока на тока, ще спре да работи, ще отстрани неизправността.

Ако човек стои на влажна земя с влажни обувки или бос, през тялото ще тече ток

Този ток може да причини увреждане на белите дробове и сърцето, а при продължително излагане и смърт.

Ако човек стои на мокра почва в сухи и непокътнати гумени ботуши, през тялото преминава ток

Човек може дори да не усети въздействието на такъв ток. Въпреки това, дори малка пукнатина или пробиване в подметката на ботуш може драстично да намали устойчивостта на гумената подметка и да направи работата опасна.

Преди да започнете работа с електрически устройства(особено тези, които не са били използвани дълго време), те трябва да бъдат внимателно прегледани за повреда на изолацията. Електрическите уреди трябва да се избърсват от прах и, ако са мокри- суха. Мокри електрически уреди не трябва да се използват! Електрическите инструменти, уреди, оборудване трябва да се съхраняват в найлонови торбички, за да се предотврати навлизането на прах или влага в тях. Трябва да работите с обувки. Ако надеждността на електрическото устройство е под съмнение, трябва да се застраховате- поставете сух дървен под или гумена постелка под краката си. Можете да използвате гумени ръкавици.

Вторият път на протичане на ток възниква, когато с втората ръка човек влезе в контакт с електропроводими предмети, свързани със земята (заземен корпус на машина, метална или стоманобетонна строителна конструкция, мокра дървена стена, водопровод, отоплителна батерия и т.н.). В този случай токът протича по пътя с най-малко електрическо съпротивление. Тези обекти са почти късо съединение към земята, електрическото им съпротивление е много малко. Следователно съпротивлението на веригата е равно на съпротивлението на тялото и токът ще тече през човека

Това количество ток е смъртоносно.

Когато работите с електрически устройства, не докосвайте предмети с другата си ръка, които могат да бъдат електрически свързани към земята. Работата във влажни помещения, при наличие на добре проводими предмети, свързани със земята в близост до човек, представлява изключително висока опасност и изисква спазване на повишени мерки за електробезопасност.

В авариен режим (фиг. 2.30, b), когато една от фазите на мрежата (другата фаза на мрежата, различна от фазата, която лицето е докоснало) се оказа късо към земята, напрежението се преразпределя, и напрежението на изправните фази се различава от фазовото напрежение на мрежата. Докосвайки работна фаза, човек попада под напрежение, което е повече от фаза, но по-малко от линейно. Следователно, за всеки път на протичане на ток, този случай е по-опасен.

Еднофазно свързване във верига в мрежа с изолирана неутрала(фиг. 2.31). В производството за захранване на силови електрически инсталации се използват трипроводни електрически мрежи с изолирана неутрала. В такива мрежи няма четвърти заземен неутрален проводник и има само трифазни проводници. В тази диаграма правоъгълниците условно показват електрически съпротивления r а, r V, r сизолация на проводника на всяка фаза и капацитет C A, C B, C Cвсяка фаза спрямо __________________________

под значително по-високо напрежение и следователно по-опасно. Основните изводи и препоръки за гарантиране на сигурността обаче са почти същите.

Дори ако не вземем предвид съпротивлението на човешката верига (човекът стои на мокра земя във влажни обувки), токът, преминаващ през човека, ще бъде безопасен:

По този начин добрата фазова изолация е гаранция за безопасност. Въпреки това, с обширни електрически мрежи, това не е лесно да се постигне. В разширени и разклонени мрежи с голям брой консуматори съпротивлението на изолацията е ниско и опасността се увеличава.

За разширени електрически мрежи, особено кабелни линии, капацитетът на фазите не може да бъде пренебрегнат (CV0). Дори при много добра фазова изолация (r = oo), токът ще тече през човека през капацитета на фазите и неговата стойност ще се определя по формулата:

По този начин разширените електрически вериги на промишлени предприятия с висок капацитет са много опасни, дори при добра фазова изолация.

Ако изолацията на която и да е фаза е нарушена, докосването на мрежа с изолирана неутрала става по-опасно от мрежа със заземен неутрален проводник. В авариен режим на работа (фиг. 2.31, б)токът, преминаващ през човек, който е докоснал работната фаза, ще тече през веригата на земната повреда към аварийната фаза и неговата стойност ще се определя по формулата:

Тъй като съпротивлението на веригата D, аварийната фаза на земята обикновено е малка, човекът ще бъде под линейно напрежение и съпротивлението на получената верига ще бъде равно на съпротивлението на човешката верига ____, което е много опасно.

Поради тези причини, както и поради лекотата на използване (възможността за получаване на напрежение от 220 и 380 V), най-широко се използват четирипроводни мрежи със заземен неутрален проводник за напрежение 380/220 V.

Разгледахме далеч от всички възможни схеми на електрически мрежи и сензорни опции. В производството може да имате работа с по-сложни електрически вериги, като земя.

За да опростим анализа, вземаме d A - d c= g c \u003d g,А S A= LB= C c = C

Ако човек докосне един от проводниците или предмет, електрически свързан с него, токът ще премине през човека, обувките, основата и през изолацията и капацитета на проводниците ще протече към другите два проводника. По този начин, затворен електрическа верига, което, за разлика от разгледаните по-рано случаи, включва съпротивлението на изолацията на фазата. защото електрическо съпротивлениеизправна изолация е десетки и стотици килоома, тогава общото електрическо съпротивление на веригата е много по-голямо от съпротивлението на веригата, образувана в мрежа със заземен неутрален проводник. Тоест токът през човек в такава мрежа ще бъде по-малък и докосването на една от фазите на мрежата с изолиран неутрал е по-безопасно.

Токът през човек в този случай се определя по следната формула:

къде е електрическисъпротивление на човешка верига,

co \u003d 2n - кръгова честота на тока, rad / s (за ток с индустриална честота \u003d 50 Hz, следователно co \u003d YuOl).

Ако капацитетът на фазите е малък (това е случаят с неразширени въздушни мрежи), можем да вземем C « 0. Тогава изразът за големината на тока през човек ще приеме формата:

Например, ако съпротивлението на пода е 30 kOhm, кожените обувки 100 kOhm, съпротивлението на човек е 1 kOhm, а съпротивлението на изолацията на фазата е 300 kOhm, токът, който преминава през човек (за 380/220 V мрежа) ще бъде равно на

Човек може дори да не усети такова течение.

Контролни въпроси

1. Какви видове електрически мрежи са най-често срещани в производството?

2. Назовете източниците електрическа опасноств производството.

3. Какво е напрежение на докосване и напрежение на стъпка? Как техните стойности зависят от разстоянието от точката, където токът се оттича в земята?

4. Как се класифицират помещенията според степента на електрическа опасност?

5. Как действа електрическият ток на човека? Избройте и опишете видовете електрически наранявания.

6. Какви параметри на електрическия ток определят тежестта на токовия удар? Посочете стойностите на праговия ток.

7. Кой е най-опасният начин за протичане на електрически ток през човешкото тяло?

8. Посочете източниците на най-голямата електрическа опасност на работното място, свързана с бъдещата ви професия.

9. Направете анализ на опасността от електрически мрежи със заземена неутрала.

10. Дайте анализ на опасността от електрически мрежи с изолиран неутрал.

11. Кой е най-опасният контакт за човек с проводници под напрежение?

12. Защо докосването на обекти, електрически свързани със земята (например водопроводна тръба) при работа с електрически устройства, драстично увеличава риска от токов удар?

13. Защо трябва да извадя щепсела от контакта при ремонт на електрическо оборудване?

14. Защо трябва да нося обувки, когато работя с електрически уреди?

15. Как може да се намали рискът от токов удар?

Голям процент от нараняванията, причинени от излагане на електрически ток, възникват, когато човек докосне метални части или корпуси на електрически инсталации, които случайно попадат под напрежение поради повреда в изолацията.

Тежестта на електрическото нараняване зависи от тока, протичащ през човешкото тяло, честотата на тока, физиологичното състояние на тялото, продължителността на въздействието на тока, пътя на тока в тялото и производствените условия.

В този случай човек е под напрежение на докосване - напрежение между две точки от токовата верига на късо съединение към земята (към тялото), докато ги докосва едновременно

Където - ток, протичащ през човешкото тяло, A;

-съпротивление на човешкото тяло, Ом.

Максимално допустимите стойности на контактни напрежения и токове, протичащи през човешкото тяло, предназначени за проектиране на методи и средства за защита на хората при взаимодействие с електрически инсталации, са стандартизирани /2/ и в авариен режим на промишлени електрически инсталации с повишено напрежение до 1000 V AC 50 Hz ток с продължителност на експозиция над 1 c не трябва да надвишава
= 20 V и = 6 mA.

Стойностите на контактното напрежение и тока, протичащ през човешкото тяло, зависят от редица фактори: схемата за свързване на човек към електрическата мрежа, напрежението на мрежата, веригата на самата мрежа, режимът на неговата неутрала, степента на изолация на тоководещите части от земята, както и капацитета на тоководещите части спрямо земята и др. .P. Тази зависимост трябва да се знае, когато се оценява конкретна мрежа според условията на безопасност, избират и изчисляват подходящи защитни мерки и др.

В същото време приемаме, че съпротивлението на основата, върху която стои човекът (земя, под и т.н.), както и съпротивлението на обувките му, са незначителни и равни на нула.

Съпротивлението на човешкото тяло варира в широки граници (от 400 до 100 000 ома) в зависимост от състоянието на кожата (суха, мокра, чиста, увредена и т.н.), контактна плътност, контактна площ, ток, протичащ през човешкото тяло и напрежение на допир, както и от времето на излагане на ток върху човек.

При напрежение до 1000 V у нас се използват главно две схеми на трифазни токови мрежи - четирипроводна със заземена неутрала с напрежение 220/127, 380/220 и 660/380 V и три- проводник с изолирана неутрала с напрежение 36, 42, 127, 220, 380 и 660 V.

Нека анализираме опасността от токов удар при нормална работа на мрежите.

2.1. Трифазна четирипроводна мрежа с плътно заземена неутрала

Да разгледаме мрежа с напрежение 380/220 V (фиг. 1).

П докосване на човек до тялото на електрическа инсталация, която е под напрежение, в четирипроводна мрежа

В нормалния режим на работа на мрежата съпротивлението на изолацията на фазовите и нулевите проводници спрямо земята в сравнение със съпротивлението на неутралното заземяване има много големи стойности и, с известно предположение, може да бъде приравнено към безкрайност, т.е.
.

В този случай токът, протичащ през човешкото тяло

Където = 220 V - фазово напрежение, т.е. в този случай напрежението между началото и края на една намотка на трансформатора.

- съпротивление на заземяващото устройство, към което е свързан неутралът на трансформатора, Ohm.

В съответствие с PUE /1/ най-голямата стойност е 66 ома; съпротивлението на човешкото тяло , не пада под няколкостотин ома. Следователно, без голяма грешка, можем да пренебрегнем стойността , т.е.

По този начин, при докосване на тялото на електрическа инсталация, която е под напрежение в мрежа с плътно заземена неутрала, човек е практически под фазово напрежение, т.е. в този случай под напрежение между фазовия и нулевия проводник.

Включването на човек в електрическата мрежа може да бъде монофазно и двуфазно. Еднофазното превключване е връзка на човек между една от фазите на мрежата и земята. Силата на ударния ток в този случай зависи от режима на неутралната мрежа, съпротивлението на човек, обувки, под, фазова изолация спрямо земята. Еднофазното превключване се случва много по-често и често причинява електрически наранявания в мрежи с всякакво напрежение. При двуфазно превключване човек докосва две фази на електрическата мрежа. При двуфазно свързване токът, протичащ през тялото (повреден ток), зависи само от мрежовото напрежение и съпротивлението на човешкото тяло и не зависи от неутралния режим на захранващия трансформатор. Електрическите мрежи са разделени на еднофазни и трифазни. Еднофазната мрежа може да бъде изолирана от земята или да има заземяващ проводник. На фиг. 1 показва възможните опции за свързване на човек към еднофазни мрежи.

По този начин, ако човек докосне една от фазите на трифазна четирипроводна мрежа със заземен неутрал, тогава той ще бъде практически под фазово напрежение (R3≤ RC) и токът, преминаващ през човек по време на нормална работа на мрежата практически няма да се промени с промяна на съпротивлението на изолацията и капацитета на проводниците към земята.

Ефектът на електрическия ток върху човешкото тяло

Преминавайки през тялото, електрическият ток има термично, електролитно и биологично действие.

Термичното действие се проявява в изгаряния на кожата или вътрешните органи.

По време на електролитното действие, поради преминаването на ток, настъпва разлагане (електролиза) на кръв и други органични течности, придружено от разрушаване на еритроцитите и метаболитни нарушения.

Биологичният ефект се изразява в дразнене и възбуждане на живите тъкани на тялото, което е придружено от спонтанно конвулсивно свиване на мускулите, включително сърцето и белите дробове.

Има два основни типа токов удар:

§ електрическо нараняване,

§ електрически удари.

Токови удариможе грубо да се раздели на четири нива:

1. конвулсивни мускулни контракции без загуба на съзнание;

2. със загуба на съзнание, но със запазване на дишането и сърдечната дейност;

3. загуба на съзнание и нарушена сърдечна дейност или дишане (или и двете);

4. клинична смърт, т.е. липса на дишане и кръвообращение.

Клиничната смърт е преходен период между живота и смъртта, започва от момента, в който спира дейността на сърцето и белите дробове. Човек, който е в състояние на клинична смърт, не дава никакви признаци на живот: няма дишане, сърдечен ритъм, реакции на болка; Зениците на очите са разширени и не реагират на светлина. Трябва обаче да се помни, че в този случай тялото все още може да бъде възстановено, ако му бъде оказана помощ правилно и навреме. Продължителността на клиничната смърт може да бъде 5-8 минути. Ако помощта не бъде предоставена навреме, тогава настъпва биологична (истинска) смърт.

Резултатът от токов удар на човек зависи от много фактори. Най-важните от тях са големината и продължителността на тока, вида и честотата на тока и индивидуалните свойства на тялото.

Определяне на съпротивлението на разпространение на тока на единични заземителни проводници и процедурата за изчисляване на защитната земна верига за стационарен технологично оборудване(GOST 12.1.030-81. SSBT. Защитно заземяване, заземяване)

Изпълнение на заземителни устройства. Има изкуствени заземителни проводници, предназначени изключително за заземяване, и естествени - проводящи части на трети страни, разположени в електрически контактсъс земя директно или чрез междинна проводяща среда, използвана за заземяване.

За изкуствени заземителни електроди обикновено се използват вертикални и хоризонтални електроди.

Като естествени заземителни проводници могат да се използват: водни и други метални тръби, положени в земята (с изключение на тръбопроводи за запалими течности, запалими или експлозивни газове); обсадни тръби на артезиански кладенци, кладенци, ями и др.; метални и стоманобетонни конструкции на сгради и съоръжения, които имат връзка със земята; оловни обвивки на кабели, положени в земята; шпунтови пилоти на хидротехнически съоръжения и др.

Изчисляването на защитното заземяване има за цел да определи основните параметри на заземяването - броя, размерите и реда на поставяне на единични заземителни проводници и заземителни проводници, при които напреженията на докосване и стъпкови напрежения по време на фазовото затваряне към заземения корпус не надвишават допустимите стойности .

За изчисляване на заземяването е необходима следната информация:

1) характеристики на електрическата инсталация - вид на инсталацията, видове основно оборудване, работни напрежения, методи за заземяване на неутралите на трансформатори и генератори и др.;

2) план за електрическа инсталация, посочващ основните размери и разположение на оборудването;

3) формите и размерите на електродите, от които се планира да се изгради проектираната групова заземителна електродна система, както и прогнозната дълбочина на тяхното потапяне в земята;

4) данни от измерванията на съпротивлението на почвата в района, където ще бъде изградена системата от заземителни електроди, и информация за метеорологичните (климатични) условия, при които са извършени тези измервания, както и характеристиките на климатичната зона. Ако се приеме, че земята е двуслойна, тогава е необходимо да има измервания на съпротивлението на двата слоя на земята и дебелината на горния слой;

5) данни за естествените заземителни проводници: какви структури могат да се използват за тази цел и устойчивостта на тяхното разпространение на тока, получена чрез директно измерване. Ако по някаква причина е невъзможно да се измери съпротивлението на естествен заземителен проводник, тогава трябва да се предостави информация за определяне на това съпротивление чрез изчисление;

6) Номинален ток на земно съединение. Ако токът е неизвестен, тогава той се изчислява по обичайния начин;

7) изчислени стойности на допустимите контактни (и стъпкови) напрежения и продължителността на защитата, ако изчислението се извършва въз основа на контактни (и стъпкови) напрежения.

Изчисляването на заземяването обикновено се извършва за случаи, когато заземителният електрод е поставен в хомогенна земя. През последните години бяха разработени и започнаха да се прилагат инженерни методи за изчисляване на заземителни проводници в многослойна почва.

При изчисляване на заземителни проводници в хомогенна почва се взема предвид съпротивлението на горния слой на земята (слой на сезонни промени) поради замръзване или изсушаване на почвата. Изчислението се извършва по метод, базиран на използването на коефициенти на използване на проводимостта на земния електрод и следователно се нарича метод на коефициента на използване. Извършва се както с прости, така и със сложни конструкции на групови заземяващи електроди.

При изчисляване на заземителни проводници в многослойна земя обикновено се взема двуслоен земен модел със специфичните съпротивления на горния и долния слой r1 и r2, съответно, и дебелината (мощността) на горния слой h1. Изчислението се извършва по метод, основан на отчитане на потенциалите, индуцирани върху електродите, които са част от груповия заземен електрод, и следователно се нарича метод на индуцирани потенциали. Изчисляването на заземяващите проводници в многослойна земя е по-трудоемко. Въпреки това дава по-точни резултати. Препоръчително е да се използва за сложни конструкции на групово заземяване, които обикновено се извършват в електрически инсталации с ефективно заземен неутрал, т.е. в инсталации с напрежение от 110 kV и повече.

При изчисляване на заземително устройство по какъвто и да е начин е необходимо да се определи необходимото съпротивление за него.

Определянето на необходимото съпротивление на заземяващото устройство се извършва в съответствие с PUE.

За инсталации с напрежение до 1 kV съпротивлението на заземяващото устройство, използвано за защитно заземяване на открити проводящи части в система от тип IT, трябва да отговаря на условието:

където Rz е съпротивлението на заземяващото устройство, ома; Upr.adm - напрежение на допир, чиято стойност се приема за 50 V; Iz е общият ток на земно съединение, A.

По правило не се изисква стойността на съпротивлението на заземяващото устройство да се приема като по-малка от 4 ома. Допуска се съпротивление на заземяващото устройство до 10 Ohm, ако е изпълнено горното условие и мощността на трансформаторите и генераторите, захранващи мрежата, не надвишава 100 kVA, включително общата мощност на трансформаторите и (или) генераторите, работещи паралелно.

За инсталации с напрежение над 1 kV над 1 kV съпротивлението на заземяващото устройство трябва да съответства на:

0,5 ома с ефективно заземена неутрала (т.е. с високи токове на земно съединение);

250 / Iz, но не повече от 10 ома с изолирана неутрала (т.е. при ниски токове на земно съединение) и при условие, че заземителят се използва само за електрически инсталации с напрежение над 1000 V.

В тези изрази Iz е номиналният ток на земно съединение.

По време на работа може да възникне увеличение на съпротивлението на разпространение на тока на заземителния проводник над изчислената стойност, поради което е необходимо периодично да се следи стойността на съпротивлението на заземителния проводник.

Заземителен контур

Заземителният контур е класически група от вертикални електроди с малка дълбочина, свързани с хоризонтален проводник, монтирани близо до обекта на сравнително малко взаимно разстояние един от друг.

Като заземяващи електроди в такова заземително устройство, традиционно използвани стоманен ъгълили арматура с дължина 3 метра, които бяха забити в земята с чук.

Като свързващ проводник се използва стоманена лента 4x40 mm, която се поставя в предварително подготвен ров с дълбочина 0,5–0,7 метра. Проводникът беше свързан към монтираните заземителни електроди чрез електрическо или газово заваряване.

За да спестите място, земната верига обикновено се „сгъва“ около сградата по стените (по периметъра). Ако погледнете този земен електрод отгоре, можете да кажете, че електродите са монтирани по контура на сградата (оттук и името).

Така заземителният контур е заземен електрод, състоящ се от няколко електрода (група електроди), свързани помежду си и монтирани около сградата по нейния контур.