Електрическа верига на човек. Анализ на опасността от токов удар в зависимост от схемите за свързване на човек към мрежата

Ориз. 3. Двуфазен (двуполюсен) контакт с тоководещи части в системата ТО .

U f– фазово напрежение; аз з - силата на тока, протичащ през човек;

R h- човешка съпротива; L1 , L2 , L 3 - фазови проводници.

Сила на тока ( аз з , А), протичащ през човек, се определя по формулата

Където U l - мрежово напрежение, IN;

U f - фазово напрежение, IN;

R h - човешка съпротива Ом.

Например в електрическа мрежа с мрежово напрежение 380 IN (U f = 220 IN) със съпротивление на човешкото тяло 1000 Омтокът, протичащ през човек, е:

Тази сила на тока е смъртоносна за хората.

При двуфазно докосване токът, преминаващ през човек, практически не зависи от неутралния режим на работа. Опасността от докосване няма да намалее, дори ако човек е надеждно изолиран от земята.

еднофазно докосване(фиг. 4.) се среща многократно по-често от двуфазното, но е по-малко опасно, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото, т.е. по-малко от линейно с 1,73 пъти и в допълнение токът, протичащ през човек

Фиг.4. Монофазен (еднополюсен) контакт с тоководещи части в системата ТО .

r1, r2 , r3 – изолационно съпротивление на електрически проводници; от 1 , от 2 , от 3 - капацитет на електрически проводници.

се връща към източника (мрежата) през изолацията на проводниците, която в добро състояние има висока устойчивост.

Сила на тока ( аз з , А), протичаща през човек, за този случай се определя по формулата

Където R p - преходно съпротивление, Ом(устойчивост на пода, на който стои лицето и обувките); З - съпротивление на изолацията на фазовия проводник спрямо земята, Ом(активни и капацитивни компоненти).

В най-неблагоприятната ситуация, когато човек има проводими обувки и стои на проводим под ( R p ~ 0), силата на тока, протичащ през тялото, се определя от формулата

Ако U f = 220 IN, R h = 1 kOhm, З = 90 kOhm, Че аз з = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007А (7 mA).

Трифазна четирипроводна електрическа мрежа променлив токсъс заземена неутрала(в системата TN ).

еднофазно докосванекъм части под напрежение.

Фиг.5. Монофазен (еднополюсен) контакт с тоководещи части

в системата TN .

R0– заземително съпротивление на захранващата неутрала.

В четирипроводна променливотокова мрежа със здраво заземена неутрала (система TN ) токът, преминаващ през човек, се връща към източника (мрежата) не през изолацията на проводниците, както в предишния случай, а през неутралното заземително съпротивление ( R0 ) източник на ток (фиг. 5). Силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, се определя по формулата:

Където R0 – съпротивление на заземяване на нулата на източника на ток, Ом.

Съпротивлението на заземяващото устройство, към което е свързан неутралът на източника на ток, по всяко време на годината трябва да бъде не повече от 2, 4 и 8 Омсъответно при мрежово напрежение 660, 380 и 220 IN. Това съпротивление трябва да се осигури, като се вземе предвид използването на естествени заземителни проводници, както и заземителни проводници за многократно заземяване. ХИМИЛКА - или PE - проводник на въздушни електропроводи (ВЛ) с напрежение до 1 kV. Съпротивлението на заземителния електрод, разположен в непосредствена близост до неутрала на източника на ток, трябва да бъде не повече от 15, 30 и 60 Омсъответно при еднакви линейни напрежения 660, 380 и 220 IN.

Пример. В най-неблагоприятната ситуация, разгледана по-горе, когато U f = 220 IN, R h = 1000Ом, R p ~ 0 Ом R0 = 30 Омтокът, протичащ през човешкото тяло е:

аз з = 220/1000 + 30 = 0,214 А (214 mA), което е фатално за хората.

Ако обувките не са проводими (например гумени галоши със съпротивление 45 kOhm) и човекът стои на непроводим под (например дървен под със съпротивление 100 kOhm), т.е. R p = 145kOhm, тогава токът, протичащ през човешкото тяло, ще бъде:

аз з = 220/1000 + 60 + 145000 = 0,0015 А (1,5 mA), който не представлява опасност за хората.

По този начин, ceteris paribus, човек, който докосва един фазов проводник на електрическа мрежа с изолирана неутрала, е по-малко опасен, отколкото в електрическа мрежа със заземен неутрал.

Горните схеми за включване на човек в електрическа верига на трифазен променлив ток са валидни за нормални (безопасни) условия на работа на електрическите мрежи.

В авариен режимработа на трифазна променливотокова електрическа мрежа един от фазовите проводници, например електрическа мрежа със заземен неутрал (в системата TN ) може да бъде късо към земята (когато системата за защитно заземяване се задейства, фазовият проводник пада на земята и т.н.) през съпротивлението Р (фиг. 6).

Ориз. 6. Монофазен (еднополюсен) контакт с тоководещи части при авариен режим на електрическата мрежа.

Р– съпротивление на затваряне на фазов проводник ( Л 2 ) на земята.

Силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, докосвайки в тази ситуация един от работещите фазови проводници ( L1 , L 3 ), се определя от уравнението

Където Р - съпротивлението на фазовия проводник към земята, Ом.

Ако в същото време Р ~ 0 или много по-малко и R0 ,И R h , тогава може да се пренебрегне, тогава силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, ще се определи по формулата

т.е. човек ще бъде включен в електрическата верига на две фази, а втората фаза е свързана с него през краката му и с количеството аз з ще има значителен ефект върху преходното съпротивление R p .

За напрежение до 1000 INв производствени условия широко се използват и двете горепосочени схеми на трифазни електрически мрежи с променлив ток: трижилен с изолиран неутрал (система ТО ) и четирижилен със заземена неутрала (система TN ).

Препоръчително е да се използва електрическа мрежа с изолирана неутрала в случаите, когато е възможно да се поддържа високо ниво на изолационно съпротивление на фазовите проводници и малък капацитет на последния спрямо земята. Това са електрически мрежи с малко разклонение, неизложени на агресивни среди и под постоянен надзор на квалифициран персонал. Така например във въглищните мини се използват само електрически мрежи с изолирана неутрала.

Електрическа мрежа със заземен неутрал трябва да се използва, когато е невъзможно да се осигури добра изолация на проводника (например поради висока влажност или агресивна среда), когато повредата на изолацията не може да бъде открита или поправена бързо или когато капацитивните токове на електрическия мрежа, поради значителното си разклонение, достигат големи стойности, опасни за хората.

При напрежение над 1000 INпо технологични причини електрически мрежи с напрежение до 35 kVвключително имат изолиран неутрален, над 35 kV- заземен. Тъй като такива електрически мрежи имат голям капацитет на проводниците спрямо земята, еднакво опасно е човек да докосне техните фазови проводници, независимо от режима на работа на неутралния източник на захранване. Следователно, режимът на работа на неутрала на мрежовото напрежение над 1000 INне е избран от съображения за безопасност.

Трифазна трипроводна променливотокова електрическа мрежа с изолирана неутрала (в IT система).

Двуфазен контакт с тоководещи части (фиг. 3).

Ориз. 3. Двуфазен (двуполюсен) контакт с тоководещи части в ИТ системата

U f - фазово напрежение; I h - силата на тока, протичащ през човек;

R h - човешко съпротивление; L 1, L 2, L 3 - фазови проводници.

Силата на тока (I h, A), протичащ през човек, се определя от формулата

където U l - линейно напрежение, V;

U f - фазово напрежение, V;

R h - човешко съпротивление, Ohm.

Например, в електрическа мрежа с линейно напрежение от 380 V (U f \u003d 220 V), със съпротивление на човешкото тяло от 1000 ома, токът, протичащ през човек, е:

Тази сила на тока е смъртоносна за хората.

При двуфазно докосване токът, преминаващ през човек, практически не зависи от неутралния режим на работа. Опасността от докосване няма да намалее, дори ако човек е надеждно изолиран от земята.

Еднофазното докосване (фиг. 4.) се среща многократно по-често от двуфазното, но е по-малко опасно, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото, т.е. по-малко от линейно с 1,73 пъти и в допълнение токът, протичащ през човек, се връща към източника (мрежата) през изолацията на проводниците, която в добро състояние има високо съпротивление.

Фиг.4. Еднофазно (еднополюсно) докосване на части под напрежение в ИТ система

r 1, r 2, r 3 - изолационно съпротивление на електрически проводници; s 1 , s 2 , s 3 - капацитет на електрически проводници

Силата на тока (I h, A), протичащ през човек, се определя за този случай по формулата

където R p - преходно съпротивление, Ohm (съпротивление на пода, на който човек стои и обувки); Z е съпротивлението на изолацията на фазовия проводник спрямо земята, Ohm (активни и капацитивни компоненти).

В най-неблагоприятната ситуация, когато човек има проводими обувки и стои на проводящ под (R p ~ 0), токът, протичащ през тялото, се определя по формулата

ако U f = 220 V, R h = 1 kOhm, Z = 90 kOhm, тогава I h = 220 / (1000 + (90000 / 3)) = 0,007 A (7 mA).

Трифазна четирипроводна променливотокова електрическа мрежа със заземена неутрала (в система TN).

Монофазен контакт с тоководещи части.

Фиг.5. Еднофазно (еднополюсно) докосване на части под напрежение в система TN

R 0 - съпротивление на заземяване на неутрала на електрическата мрежа

В четирипроводна електрическа мрежа с променлив ток с твърдо заземен неутрал (система TN), токът, преминаващ през човек, се връща към източника (мрежата) не през изолацията на проводниците, както в предишния случай, а през неутралното заземяване съпротивление (R 0) на източника на ток (фиг. 5). Силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, се определя по формулата:

където R 0 е съпротивлението на заземяване на неутрала на източника на ток, Ohm.

Съпротивлението на заземяващото устройство, към което е свързана неутралата на източника на ток, по всяко време на годината не трябва да бъде повече от съответно 2, 4 и 8 ома при мрежови напрежения 660, 380 и 220 V. Това трябва да се осигури съпротивление, като се вземе предвид използването на естествени заземителни проводници, както и заземителни проводници, които презаземяват PEN- или PE-проводник на въздушни електропроводи (VL) с напрежение до 1 kV. Съпротивлението на заземителния електрод, разположен в непосредствена близост до неутрала на източника на ток, трябва да бъде съответно не повече от 15, 30 и 60 ома при същите линейни напрежения от 660, 380 и 220 V.

Пример. В най-неблагоприятната ситуация, обсъдена по-горе, с U f = 220 V, R h = 1000 Ohm, R p ~ 0 Ohm R 0 = 30 Ohm, токът, протичащ през човешкото тяло, ще бъде:

I h \u003d 220/1000 + 30 \u003d 0,214 A (214 mA), което е смъртоносно за хората.

Ако обувките не са проводими (например гумени галоши със съпротивление 45 kOhm) и човекът стои на непроводим под (например дървен под със съпротивление 100 kOhm), т.е. R p \u003d 145 kOhm, тогава силата на тока, протичащ през човешкото тяло, ще бъде:

I h \u003d 220/1000 + 60 + 145000 \u003d 0,0015 A (1,5 mA), което не е опасно за хората.

По този начин, ceteris paribus, човек, който докосва един фазов проводник на електрическа мрежа с изолирана неутрала, е по-малко опасен, отколкото в електрическа мрежа със заземен неутрал.

Горните схеми за включване на човек в електрическа верига на трифазен променлив ток са валидни за нормални (безопасни) условия на работа на електрическите мрежи.

При аварийна работа на трифазна променливотокова мрежа, един от фазовите проводници, например електрическа мрежа със заземен неутрал (в система TN), може да бъде късо към земята (когато системата за защитно заземяване се задейства, фаза проводник пада на земята и др.) през съпротивление R zm (фиг. 6).

Ориз. 6. Монофазен (еднополюсен) контакт с тоководещи части при авариен режим на електрическата мрежа.

R zm - съпротивлението на веригата на фазовия проводник (L 2) към земята

Силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, докосвайки в тази ситуация един от работещите фазови проводници (L 1, L 3), се определя от уравнението

където R zm е съпротивлението на фазовия проводник към земята, Ohm.

Ако в същото време R zm ~ 0 или много по-малко от R 0 и R h, тогава те могат да бъдат пренебрегнати, тогава силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, ще се определи по формулата

т.е. човек ще бъде включен в електрическата верига в две фази, а втората фаза е свързана с него през краката му и стойността на I h ще бъде значително повлияна от преходното съпротивление R p.

При напрежения до 1000 V в производствени условия и двете горепосочени трифазни променливотокови електрически мрежи, разгледани по-горе, се използват широко: трижилен с изолирана неутрала (IT система) и четирижилен със заземен неутрал (TN система).

Препоръчително е да се използва електрическа мрежа с изолирана неутрала в случаите, когато е възможно да се поддържа високо ниво на изолационно съпротивление на фазовите проводници и малък капацитет на последния спрямо земята. Това са електрически мрежи с малко разклонение, неизложени на агресивни среди и под постоянен надзор на квалифициран персонал. Така например във въглищните мини се използват само електрически мрежи с изолирана неутрала.

Електрическа мрежа със заземен неутрал трябва да се използва, когато е невъзможно да се осигури добра изолация на проводника (например поради висока влажност или агресивна среда), когато повредата на изолацията не може да бъде открита или поправена бързо или когато капацитивните токове на електрическия мрежа, поради значителното си разклонение, достигат големи стойности, опасни за хората.

При напрежение над 1000 V, поради технологични причини, електрическите мрежи с напрежение до 35 kV включително имат изолирана неутрална, над 35 kV - заземена. Тъй като такива електрически мрежи имат голям капацитет на проводниците спрямо земята, еднакво опасно е човек да докосне техните фазови проводници, независимо от режима на работа на неутралния източник на захранване. Следователно режимът на работа на неутралата на мрежовото напрежение над 1000 V не е избран от съображения за безопасност.

Анализът на опасността от поражение практически се свежда до определяне на стойността на тока, протичащ през човешкото тяло в различни условия, в които може да е по време на работа на електрически инсталации, или напрежение на допир. Опасността от поражение зависи от редица фактори: схемата за свързване на човек към електрическа верига, напрежението на мрежата, схемата на самата мрежа, нейният неутрален режим, степента на изолация на тоководещия части от земята, капацитета на тоководещите части спрямо земята и др.

Какви са схемите за включване на човек в електрическа верига?

Най-характерни са две схеми на превключване: между две фази на електрическата мрежа, между една фаза и земята. Освен това е възможно да се докоснат заземени не тоководещи части, които са под напрежение, както и да се включи човек под стъпково напрежение.

Какво се нарича неутрал на трансформатор (генератор) и какви са неговите режими на работа?

Точката на свързване на намотките на захранващия трансформатор (генератор) се нарича неутрална точка или неутрална. Неутралът на захранването може да бъде изолиран и заземен.

Заземен е неутралът на генератора (трансформатора), свързан към заземяващото устройство директно или чрез ниско съпротивление (например чрез токови трансформатори).

Изолирана неутрала е неутрал на генератор или трансформатор, който не е свързан към заземително устройство или е свързан към него чрез голямо съпротивление (сигнални, измервателни, защитни устройства, заземяващи реактори за гасене на дъгата).

Каква е основата за избор на неутрален режим?

Изборът на мрежовата схема и следователно неутралния режим на източника на ток се извършва въз основа на технологичните изисквания и условията за безопасност.

При напрежение до 1000 V широко се използват и двете схеми на трифазни мрежи: трижилен с изолирана неутрала и четирижилен със заземен неутрал.

Според технологичните изисквания често се дава предпочитание на четирипроводна мрежа, тя използва две работни напрежения - линейно и фазово. И така, от четирипроводна мрежа от 380 V е възможно да се захранва както захранващ товар - трифазен, включително между фазовите проводници за линейно напрежение 380 V, така и осветителен, включващ го между фазовите и нулевите проводници, т.е. за фазово напрежение 220 V. В същото време електрическата инсталация става много по-евтина поради използването на по-малък брой трансформатори, по-малко напречно сечение на проводниците и др.

Според условията за безопасност една от двете мрежи се избира въз основа на ситуацията: според условията на докосване на фазовия проводник по време на нормална работа на мрежата, мрежата с изолирана неутрала е по-безопасна, а по време на авариен период, мрежа със заземена неутрала. Поради това е препоръчително да се използват изолирани неутрални мрежи, когато е възможно да се поддържа високо ниво на изолация на мрежата и когато мрежовият капацитет спрямо земята е незначителен. Това могат да бъдат малки разклонени мрежи, които не са изложени на агресивна среда и са под постоянен надзор на квалифициран персонал. Пример е мрежата от малки предприятия, мобилни инсталации.

Мрежи със заземен неутрал се използват, когато е невъзможно да се осигури добра изолация на електрическите инсталации (поради висока влажност, агресивна среда и др.) или е невъзможно бързо да се открият и отстранят повредите на изолацията, когато капацитивните токове на мрежата, поради значителното му разклоняване, достигат високи стойности, които застрашават живота на човека. Такива мрежи включват мрежи от големи промишлени предприятия, градски разпределителни мрежи и др.

Съществуващото мнение за по-висока степен на надеждност на мрежи с изолирана неутрала не е достатъчно обосновано.

Статистическите данни показват, че и двете мрежи са почти идентични по отношение на надеждността.

При напрежение над 1000 V до 35 kV мрежите по технологични причини имат изолирана неутрала, а над 35 kV имат заземена.

Тъй като такива мрежи са голям капацитетпроводници спрямо земята, еднакво опасно е човек да докосне проводника на мрежата както с изолиран, така и със заземен неутрал. Следователно неутрален мрежов режим над 1000 V не е избран от съображения за безопасност.

Каква е опасността от двуфазно докосване?

Двуфазен контакт означава едновременен контакт с две фази на електрическа инсталация, която е под напрежение (фиг. 1).

Ориз. 1. Схема на двуфазно докосване на човек към мрежа с променлив ток

Двуфазното докосване е по-опасно. При двуфазно докосване токът, преминаващ през човешкото тяло по един от най-опасните пътища за тялото (ръка-ръка), ще зависи от напрежението, приложено към човешкото тяло, равно на линейното напрежение на мрежата, като както и върху устойчивостта на човешкото тяло:

• U l - линейно напрежение, т.е. напрежението между фазовите проводници на мрежата;
• R хора - съпротивлението на човешкото тяло.

В мрежа с линейно напрежение U l \u003d 380 V със съпротивление на човешкото тяло R хора \u003d 1000 Ohm, токът, преминаващ през човешкото тяло, ще бъде равен на:

Този ток е смъртоносен за човек. При двуфазно докосване токът, преминаващ през човешкото тяло, е практически независим от неутралния режим на мрежата. Следователно двуфазният контакт е еднакво опасен както в мрежа с изолирана, така и със заземена неутрала (при условие, че линейните напрежения на тези мрежи са еднакви).

Случаите на човек, докоснал две фази, са относително редки.

Какво характеризира еднофазното докосване?

Еднофазно докосване е докосване до една фаза на електрическа инсталация, която е под напрежение.

Среща се многократно по-често от двуфазно докосване, но е по-малко опасно, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение. Съответно токът, преминаващ през човешкото тяло, също е по-малък. В допълнение, този ток е силно повлиян от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на изолацията на мрежовите проводници спрямо земята, съпротивлението на пода (или основата), на което човек стои, съпротивлението на обувките му, и някои други фактори.

Каква е опасността от еднофазно докосване в мрежа със заземен неутрал?

Ориз. 2. Схема на човек, докосващ една фаза трифазна мрежасъс заземена неутрала

В мрежа със заземен неутрал (фиг. 2), токовата верига, преминаваща през човешкото тяло, включва съпротивлението на човешкото тяло, обувките му, пода (или основата), на която стои човекът, както и съпротивлението на заземяването на източника на ток неутрален. При посочените съпротивления токът, преминаващ през човешкото тяло, се определя от следния израз:

• U f - фазово напрежение на мрежата, V;
• R хора - съпротивлението на човешкото тяло, Ohm;
• R около - съпротивлението на обувките на човек, Ohm;
• R p - съпротивление на пода (основата), на който стои човек, Ohm;
• R o - съпротивление на заземяване на неутрален източник на ток, Ohm.

При най-неблагоприятни условия (човек, докоснал се до фазата, има проводящи обувки на краката си - влажни или подплатени с метални пирони, стои на влажна земя или върху проводима основа - метален под, върху заземена метална конструкция), т.е. R vol \u003d 0 и R p \u003d 0, уравнението приема формата:

Тъй като съпротивлението на неутралния R o обикновено е многократно по-малко от съпротивлението на човешкото тяло, то може да бъде пренебрегнато. Тогава

При тези условия обаче дори еднофазен контакт, въпреки по-малкия ток, е много опасен. И така, в мрежа с фазово напрежение U f \u003d 220 V при R хора \u003d 1000 Ohm, токът, преминаващ през човешкото тяло, ще има стойността:

Този ток е смъртоносен за хората.

Ако човек носи непроводими обувки (напр. гумени галоши) и стои върху изолираща основа (напр. дървен под), тогава

• 45 000 - съпротивление на човешки обувки, Ohm;
• 100 000 - съпротивление на пода, Ohm.

Ток с такава сила не е опасен за хората.

От горните данни се вижда, че изолационните подове и непроводимите обувки са от голямо значение за безопасността на работещите в електрическите инсталации.

Какви са характеристиките на еднофазно докосване в мрежа с изолирана неутрала?

В мрежа с изолирана неутрала (фиг. 3) токът, преминаващ през човешкото тяло към земята, се връща към източника на ток през изолацията на проводниците на мрежата, която в добро състояние има високо съпротивление.

Като се вземат предвид съпротивленията на обувките R около и пода или основата R p, върху която стои човекът, свързани последователно със съпротивлението на човешкото тяло R хора, токът, преминаващ през човешкото тяло, се определя от уравнението:

където R от е съпротивлението на изолацията на една фаза на мрежата спрямо земята, Ohm.

Ориз. 3. Схема на лице, докосващо една фаза на трифазна мрежа с изолирана неутрала

В най-неблагоприятния случай, когато човек има проводими обувки и стои на проводящ под, т.е. когато R vol \u003d 0 и R n \u003d 0, уравнението ще бъде значително опростено:

За този случай, в мрежа с фазово напрежение U f \u003d 220 V и фазово изолационно съпротивление R = 90 000 ома при R хора \u003d 1000 ома, токът, преминаващ през човек, ще бъде равен на:

Този ток е много по-малък от изчисления от нас ток (220 mA) за случай на еднофазен контакт при подобни условия, но в мрежа със заземена неутрала. Определя се главно от съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята.

Коя мрежа е по-безопасна - с изолирана или заземена неутрала?

Ceteris paribus, човек, който докосва една фаза на мрежа с изолирана неутрала, е по-малко опасен, отколкото в мрежа със заземен неутрал. Това заключение обаче е валидно само за нормални (безаварийни) условия на работа на мрежата, при наличие на незначителен капацитет спрямо земята.

В случай на авария, когато една от фазите е късо към земята, мрежа с изолирана неутрала може да бъде по-опасна. Това се обяснява с факта, че по време на такава авария в мрежа с изолирана неутрала напрежението на неповредена фаза спрямо земята може да се увеличи от фаза до линейна, докато в мрежа със заземен неутрал увеличението на напрежението ще бъде незначително .

Въпреки това, съвременните електрически мрежи, поради тяхното разклоняване и значителна дължина, създават голяма капацитивна проводимост между фазата и земята. В този случай опасността човек да докосне една и две фази е почти еднаква. Всяко от тези докосвания е много опасно, тъй като токът, преминаващ през човешкото тяло, достига много големи стойности.

Какво е стъпково напрежение?

Под стъпково напрежение се разбира напрежението между две точки на токовата верига, разположени една от друга на разстояние една стъпка, на която човек стои едновременно. Размерът на стъпката обикновено се приема равен на 0,8 m.

За някои животни (коне, крави) напрежението на стъпката е по-голямо, отколкото за хората, а пътят на тока улавя гърдите. Поради тези причини те са по-податливи на повреда от стъпково напрежение.

Стъпаловидно напрежение възниква около точката, където токът тече от повредена електрическа инсталация към земята. Най-голямата стойност ще бъде близо до точката на прехода, а най-малката - на разстояние повече от 20 m, т.е. извън границите, ограничаващи текущото поле на разпространение в почвата.

На разстояние 1 m от земния електрод спадът на напрежението е 68% от общото напрежение, на разстояние 10 m - 92%, на разстояние 20 m потенциалите на точките са толкова малки, че практически могат да бъде равен на нула.

Такива точки от повърхността на почвата се считат за извън текущата зона на разпространение и се наричат ​​"земя".

Опасността от стъпков стрес се увеличава, ако лицето, подложено на него, падне. И тогава напрежението на стъпката се увеличава, тъй като текущият път вече не минава през краката, а през цялото тяло.

Случаите на нараняване на хора поради въздействието на стъпковия стрес са относително редки. Те могат да възникнат например в близост до паднал на земята проводник (в такива моменти, преди да се изключи линията, не трябва да се допускат хора и животни до мястото, където е паднал проводникът). Най-опасното стъпково напрежение по време на удар от мълния.

Веднъж попаднали в зоната на стъпковото напрежение, трябва да я напуснете на малки стъпки в посока, обратна на мястото на предполагаемото заземяване, и по-специално на проводника, лежащ на земята.

Тежестта на лезията токов удардо 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-широко използвани са четирипроводните мрежи с напрежение 380/220 V. Какво е това? Четири проводника преминават от източника на електрическа енергия до потребителите, три от които се наричат ​​фаза, а една е нула. Напрежението между два фазови проводника е 380V (това напрежение се нарича линейно), а между нулевия проводник и всеки от фазовите проводници е 220V (това напрежение се нарича фаза).

За захранване на осветителни инсталации, телевизори, хладилници се използва еднофазна мрежа - еднофазен проводник и неутрален проводник (т.е. 220 V). Най-често срещаните електрически мрежи, в които нулевият проводник е заземен. Докосването на нулевия проводник практически не представлява опасност за хората; само фазовият проводник е опасен. Трудно е обаче да се разбере кой от двата проводника е нула - изглеждат еднакви на външен вид. Това се прави с помощта на специално устройство - фазоопределител.

Обмислете възможните схеми за включване на човек в електрическа верига при докосване на токовите проводници на еднофазна (двупроводна) мрежа. Най-рядко, но и най-опасно е докосването на човек до два свързани към тях проводника или токопровода.

Да предположим, че сте решили да поправите окабеляването - изолирайте проводниците, ремонтирайте или инсталирайте нов контакт и ключ, но сте забравили да изключите захранването. Изпълнение монтажни работи, сте докоснали фазовия проводник с едната ръка и нулевия проводник с другата. През вас ще тече ток по пътя ръка към ръка, тоест съпротивлението на веригата ще включва само съпротивлението на тялото. Ако вземем съпротивлението на тялото до 1 kOhm (тази цифра обикновено се взема при изчисления), тогава според закона на Ом токът ще тече през вас:

I (ток) \u003d 220 V: 1000 Ohm \u003d 0,22 A \u003d 220 mA.

Това е смъртоносно течение. Тежестта на електрическото нараняване и дори животът ви ще зависи преди всичко от това колко бързо ще се отървете от контакта с токовия проводник (прекъснете електрическата верига), тъй като времето на експозиция в този случай е решаващо.

Когато работите с електрическо окабеляване, не забравяйте да изключите захранването и да поставите предупредителен знак на превключвателя: „Не включвайте - хората работят“, или по-скоро поставете наблюдател.

Токов удар може да възникне при ремонт на домакински електрически уреди (прахосмукачка, кафе машина, пералня), телевизионно и радио оборудване. Много добре знаете, че е невъзможно да работите под напрежение и сте изключили захранването с ключа на електроуреда. В този случай обаче напрежението ще бъде на входните контакти на превключвателя. В процеса на работа можете да забравите за това и да ги докоснете или случайно да натиснете ключа и да включите електрическия ток. Напрежението на някои елементи на домакинското оборудване може да достигне много високи стойности. Например напрежението, подавано към електроннолъчевата тръба на телевизор, компютърен монитор достига 15000-18000 V.

Ремонт на електроуреди, телевизионна и радио техника, електроуреди може да се извършва само при изваден щепсел на уреда от контакта.

Много по-често има случаи, когато човек с една ръка влиза в контакт с фазов проводник или част от устройство, устройство, което е електрически свързано с него.

Решавате да пробиете дупка с електрическа бормашина. Не сте използвали бормашината от дълго време, но беше в добро състояние. Вашата работа може да приключи както успешно, така и да завърши с токов удар с различна тежест - от лек удар до смърт. Защо това може да се случи? Изолацията остарява с времето, докато нейните изолационни свойства се влошават (намалява електрическо съпротивление). Изолацията се влошава особено бързо, когато се държи във влажна стая или в агресивна среда (например в среда на пари на сярна киселина) за дълго време. Проводимият прах, водата, попаднали в свредлото, могат да затворят фазовия проводник към корпуса (дръжката) на свредлото. Изолацията на оловните проводници може да бъде сдъвкана от мишка. Ако корпусът на електрическата бормашина е метален, вие реално влизате в контакт с фазовия проводник, ако е пластмасов, може да възникне електрически контакт, ако целостта на корпуса е нарушена (пукнатина) или тялото е мокро.

Как ще тече ток през човек и какъв електрическа веригаобразувани? Ако втората ръка също лежи върху тялото на свредлото или не докосва други проводящи предмети, токът ще тече по пътя от ръката до краката. Токът през човек, обувки, основа (под), стоманобетонни конструкции на сградата ще се оттича в земята и през нея към нулевия проводник (в края на краищата нулевият проводник е заземен). Образува се затворена електрическа верига, големината на тока в която ще се определя от нейното общо електрическо съпротивление. Ако стоите на сух дървен под в изолационни сухи обувки (кожа, гума), съпротивлението на веригата ще бъде голямо, а силата на тока, според закона на Ом, ще бъде малка.

Например съпротивлението на пода е 30 kOhm, кожени обувки 100 kOhm, човешко съпротивление 1 kOhm. Токът, който ще тече през човек:

I (ток) \u003d 220 V: (30000 + 100000 + 1000) Ohm \u003d 0,00168 A \u003d 1,68 mA.

Този ток е близък до праговия чувствителен ток. Ще усетите течението на тока, ще спрете да работите, ще отстраните проблема.

Ако стоите боси на мокра земя, през тялото ви ще тече ток:

I (ток) \u003d 220 V: (3000 + 1000) Ohm \u003d 0,055 A \u003d 55 mA.

Този ток може да причини увреждане на белите дробове и сърцето, а при продължително излагане и смърт. Ако стоите на мокра земя със сухи и непокътнати гумени ботуши, през тялото ви ще тече ток:

I (ток) \u003d 220 V: (500000 + 1000) Ohm = \u003d 0,0004 A \u003d 0,4 mA.

Може да не усетите протичането на такъв ток. Но малка пукнатина или дупка в подметката на ботуш може драстично да намали устойчивостта на гумената подметка и да направи работата опасна.

Преди да започнете работа по електрическите устройства (особено тези, които не са били в експлоатация дълго време), те трябва да бъдат внимателно проверени за повреда на изолацията. Електрическите уреди трябва да се изтрият от прах и, ако са мокри, да се подсушат. Мокри електрически уреди не трябва да се използват! По-добре е да съхранявате електрически инструменти, уреди, оборудване в найлонови торбички, за да предотвратите навлизането на прах или влага в тях. Работата трябва да се извършва в сухи обувки. Ако се съмнявате в надеждността на електрическото устройство, трябва да играете на сигурно - поставете сух дървен под или гумена постелка под краката си. Можете да използвате гумени ръкавици.

Друг модел на протичане на ток възниква, когато другата ви ръка докосне силно проводим обект, който е електрически свързан към земята. Това може да бъде водопровод, радиатор, метална стена на гараж и др. Токът протича по пътя с най-малко електрическо съпротивление. Тези обекти са почти късо съединение към земята, електрическото им съпротивление е много малко. Пътят на тока през тялото в този случай е "ръка-ръка", тоест практически съвпада със случая на едновременно докосване на ръцете с два проводника - фаза и нула. Както беше показано по-рано, токът може да достигне 220 mA, т.е. смъртоносен. Във влажна стая дори дървените конструкции стават добри проводници на електричество.

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. Често в такива помещения се използват ниски напрежения - 36 и 12 волта.

Когато работите с електрически устройства, не докосвайте предмети, които могат да бъдат електрически свързани към земята.

Разгледахме далеч от всички възможни схеми на електрически мрежи и сензорни опции. В производството може да имате работа с по-сложни електрически вериги, които носят много по-високи напрежения и следователно са по-опасни. Основните изводи и препоръки за гарантиране на сигурността обаче са почти същите.

Въпроси на изходния контрол.

1. Какъв вид контакт с живи проводници е най-опасен за човек?

2. Защо докосването на предмети, свързани със земята (например водопровод) при работа с електрически устройства, драстично увеличава риска от токов удар?

3. Защо е необходимо да извадите щепсела от контакта при ремонт на електрическо оборудване?

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

5. Как мога да намаля риска от токов удар?

6. Какви правила за електрическа безопасност трябва да се спазват по време на работа електрически устройства?

7. Мъж във вана, пълна с вода, решил да се обръсне с електрическа самобръсначка. Какво може да се случи и каква е опасността от токов удар за човек?

8. Момичето се изкъпа и стоейки боси на мокрия плочен под, реши да изсуши косата си със сешоар. Оценете опасността и възможните последствия.

9. Разкажете за случаите на токов удар, случили се на вас или други хора. Каква е причината за поражението и какви правила за електрическа безопасност са нарушени?

10. По указание на учителя, който задава параметрите на мрежата и схемата за докосване на човек до проводници или предмети под напрежение, оценете риска от токов удар.

I. При автомобилите се използва постоянен електрически ток с напрежение 12V. Отрицателният полюс на автомобила е свързан към купето на автомобила, положителният полюс е свързан към изолирания електрически проводник. Оценете опасността от такова течение за човек.

Включването на човек в електрическата мрежа може да бъде монофазно и двуфазно. Монофазно превключванее човешка връзка 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. Електричество на мрежатаразделени 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 електроди, предназначени изключително за заземяване, и естествени - проводящи части на трети страни, които са в електрически контакт със земята 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.