Еднофазно включване на човек в електрическа мрежа. Анализ на опасността от токов удар в различни електрически мрежи

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.

Анализ на условията за електрическа безопасност

Анализът на условията за електрическа безопасност се състои в определяне на големината на тока през човешкото тяло (I h) за конкретен случай.

Сравняване на изчислените стойности на тока през човешкото тяло със стойността на условно безопасен ток(10mA) направете заключение за опасността от този случай. Ако големината на тока през човешкото тяло надвишава величината на условно безопасния ток, случаят се счита за опасен. Ако не, не е опасно. Тъй като човек в повечето случаи използва мрежа до 1000V и тези мрежи като правило имат малка дължина, капацитетът на фазовите проводници спрямо земята може да бъде пренебрегнат, като се приеме, че изолационното съпротивление на проводниците (R out ) спрямо земята е чисто активен.

Можете да определите количеството ток през човешкото тяло, както следва:

I h \u003d U pr / R h

Сложността на изчислението се състои в намирането на напрежението на допир (U pr). За да намерят тази стойност, те прибягват до следната техника: определят пътя на тока през човешкото тяло, от който намират източника на напрежение и съпротивление, през което протича токът.

Най-характерни са две схеми на свързване: между два проводника и между един проводник и маса.

Прилага се към мрежи променлив токпървата верига обикновено се нарича двуфазна комутация, а втората еднофазна.

9.1.1. Двуфазно превключване

Двуфазното превключване като правило е по-опасно, тъй като най-високото напрежение в тази мрежа се прилага към човешкото тяло - линейно и следователно през човешкото тяло ще тече голям ток (Фигура 9.1.).

Фигура 9.1. Двуфазно включване на човек в мрежата.

където I h - ток през човешкото тяло

U pr - напрежение на допир

За мрежа 380/220

Ток опасен за човешкия живот

9.1.2. Еднофазен ключ.

Еднофазното превключване се случва много по-често, но е по-малко опасно, т.к. напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение. В допълнение, стойността на тока през човешкото тяло също се влияе от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята, съпротивлението на пода, на който стои човекът, съпротивлението на обувките на човека и други фактори.

9.1.2.1. еднофазна мрежа.

Фигура 9.3. Схема на превключване

Фигура 9.4. еквивалентна схема

Токът през човешкото тяло може да се намери като:

От израза можем да заключим:

1. Колкото по-голямо е съпротивлението на изолацията спрямо земята, толкова по-малка е опасността от еднофазно докосване до проводника

2. Човек, който докосва проводник с високо съпротивление на изолацията, е по-опасен, т.к. напрежението на допир ще бъде по-голямо.

9.1 1.2. Трифазна трипроводна мрежа с изолирана неутрала:

Помислете за два мрежови режима:

а) Нормален режим на работа (съпротивлението на изолацията има голяма (нормализирана) стойност.

Фигура 9.5. Монофазно свързване към 3-фазна мрежа

с изолирана неутрална

Ако съпротивленията на изолацията са равни, R от 1 = R от 2 = R от 3, количеството на тока през човешкото тяло се определя от израза

В такива мрежи опасността за човек, който докосне проводника, в нормално състояние на мрежата, зависи от съпротивлението на изолацията. Колкото по-голям е, толкова по-малка е опасността. Ето защо е много важно да се осигури високо изолационно съпротивление в такива мрежи и да се следи състоянието му за своевременно откриване и отстраняване на неизправности.

Според PES съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята в инсталации до 1000V не трябва да бъде по-малко от 500k.

б) В авариен режим - късо съединение на една от фазите към земята чрез малко съпротивление на веригата - R zm (Фигура 9.6.)

Фигура 9.6 Авариен режим на мрежата

Обикновено R zm е в диапазона от 50 до 200 ома.

Токът през човешкото тяло, както в нормален режим, също ще тече през съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята, но стойността му ще бъде много по-малка от тока, протичащ през малко съпротивление на веригата. Следователно големината на тока, протичащ през съпротивлението на изолацията, може да се пренебрегне и може да се приеме, че токът протича само през съпротивлението на веригата и човешкото тяло.

Много е опасно.

9.1.2.3. Трифазна трипроводна мрежа с плътно заземена неутрала:

Заземен е неутралът на трансформатор или генератор, свързан към заземително устройство директно или чрез ниско съпротивление (например токов трансформатор).

а) Нормална работа

Фигура 9.7.

Съпротивлението на заземяване на неутралата Rо се нормализира в зависимост от максималното мрежово напрежение.

При U l = 660 V, R o = 2 Ohm, при U l = 380 V, R o = 4 Ohm, при U l = 220 V, R o = 8 Ohm

Токът, протичащ през човешкото тяло, и съпротивлението на изолацията на проводниците могат да бъдат пренебрегнати в сравнение с тока, протичащ през човешкото тяло, и ниското съпротивление на земята на неутралата. Стойността на този ток се определя от израза:

От израза може да се види, че в мрежа с твърдо заземен неутрал по време на нормална работа на мрежата докосването на един от проводниците е по-опасно от докосването на проводника на нормално работеща мрежа с изолирана неутрала.

б) При авариен режим - когато една от фазите на мрежата е затворена към земята чрез малко съпротивление R zm (Фигура 9.8.).

Фигура 9.8.

Ако анализираме този случай, можем да направим следните изводи:

2. Ако вземем R приблизително равно на 0, тогава лицето ще бъде под фазово напрежение.

В реални условия R zm и R o винаги са по-големи от нула, следователно човек, докосвайки проводника в авариен режим на мрежата, попада под напрежение, по-малко от линейно, но повече от фаза.

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 напрежения до 1000 V широко се използват и двете схеми на трифазни мрежи: трипроводна с изолирана неутрална и четирипроводна със заземена неутрала.

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 по технологични причини мрежите 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), върху 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 - изолирана или заземена неутрална?

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 близо 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.

Всички случаи на токов удар на човек в резултат на токов удар са резултат от докосване на поне две точки електрическа веригамежду които има потенциална разлика. Опасността от такова докосване до голяма степен зависи от характеристиките на електрическата мрежа и схемата за включване на човек в нея. Чрез определяне на тока /h, преминаващ през човек, като се вземат предвид тези фактори, могат да бъдат избрани подходящи защитни мерки за намаляване на риска от нараняване.

Двуфазно включване на човек в текущата верига (фиг. 8.1, а). Среща се доста рядко, но е по-опасно в сравнение с еднофазното, тъй като най-голямото напрежение в дадена мрежа се прилага към тялото - линейно, а силата на тока А, преминаващ през човек, не зависи от мрежата верига, нейният неутрален режим и други фактори, т.е.

I = Ul/Rch = √ 3Uf/Rch,

където Ul и Uf - линейно и фазово напрежение, V; Rh - съпротивление на човешкото тяло, Ohm (съгласно Правилата за инсталиране на електрически инсталации при изчисленията Rh се приема равен на 1000 Ohm).

Случаи на двуфазен контакт могат да възникнат при работа с електрическо оборудване без премахване на напрежението, например при смяна на изгорял предпазител на входа на сграда, използване на диелектрични ръкавици с гумени прекъсвания, свързване на кабел към незащитени клеми на заваръчен трансформатор, и т.н.

Еднофазен ключ. Различни фактори влияят на тока, преминаващ през човек, което намалява риска от нараняване в сравнение с двуфазното докосване.

Ориз. 8.1. Схеми за възможно включване на човек в трифазна токова мрежа:

a - двуфазно докосване; b - еднофазен контакт в мрежа със заземен неутрал; c - еднофазен контакт в мрежа с изолирана неутрала

В еднофазна двупроводна мрежа, изолирана от земята, токът А, преминаващ през човек, ако изолационното съпротивление на проводниците е равно на земята r1 \u003d r2 \u003d r, се определя по формулата

Ih \u003d U / (2Rh + r),

където U е мрежовото напрежение, V; r - изолационно съпротивление, Ohm.

В трипроводна мрежа с изолиран неутрал при r1 = r2 = r3 = r, токът ще тече от точката на контакт през човешкото тяло, обувки, под и несъвършена изолация към други фази (фиг. 8.1, b). Тогава

Ich \u003d Up / (Ro + r / 3),

където Ro е общото съпротивление, Ohm; RO = Rch + Rop + Rp; Rob - съпротивление на обувката, cm: за гумени обувки Rob ≥ 50 000 Ohm; Rn - съпротивление на пода, Ohm: за сух дървен под, Rp \u003d 60 000 Ohm; d - изолационно съпротивление на проводниците, Ohm (съгласно PUE трябва да бъде най-малко 0,5 MΩ на фаза на мрежовия участък с напрежение до 1000 V).

В трифазни четирипроводни мрежи токът ще премине през човек, обувките му, пода, неутрална земя на източника и неутрален проводник (фиг. 8.1, c). Силата на тока, А, преминаващ през човек,

Ih \u003d Uf (Ro + Rn),

където RH е неутралното заземително съпротивление, Ohm. Пренебрегвайки съпротивлението RH, получаваме:

В селскостопанските предприятия се използват главно четирипроводни електрически мрежи с твърдо заземен неутрал с напрежение до 1000 V. Предимството им е, че могат да се използват за получаване на две работни напрежения: линейно Ul \u003d 380 V и фаза Uf \ u003d 220 V. Такива мрежи не са обект на високи изисквания за качеството на изолацията на проводниците и се използват с голямо разклонение на мрежата. Малко по-рядко се използва трипроводна мрежа с изолирана неутрала при напрежения до 1000V - по-безопасно, ако изолационното съпротивление на проводниците се поддържа на високо ниво.

Докосване напрежение. Възниква в резултат на контакт с електрически инсталации под напрежение или метални части на оборудване.

стъпково напрежение. Това е напрежението Ush върху човешкото тяло, когато краката са разположени в точките на полето на разпространение на тока от заземителния електрод или от жицата, паднала на земята, където се намират краката, когато човек върви в посока на заземителния електрод (жица) или далеч от него (фиг. 8.2).

Ако единият крак е на разстояние x от центъра на земния електрод, тогава другият е на разстояние x + a, където a е дължината на стъпката. Обикновено при изчисленията се взема \u003d 0,8 m.

Максимално напрежениев този случай тя възниква в точката на късо съединение на тока със земята и с отдалечаването от нея намалява според закона за хипербола. Смята се, че на разстояние 20 m от мястото на късото съединение земният потенциал е равен на нула.

Стъпково напрежение, V,

Ориз. 8.2. Схема на възникване на стъпково напрежение

Дори при малко стъпково напрежение (50 ... 80 V) може да възникне неволно конвулсивно свиване на мускулите на краката и в резултат на това човек може да падне на земята. В същото време той едновременно докосва земята с ръце и крака, разстоянието между които е по-голямо от дължината на стъпката, така че действащото напрежение се увеличава. Освен това в тази позиция на човек се образува нов път за преминаване на ток, засягащ жизненоважните органи. Това създава реална заплаха от смъртоносно поражение. Тъй като дължината на крачката намалява, напрежението на стъпката намалява. Следователно, за да се излезе от зоната на действие на стъпалното напрежение, трябва да се движи, скачайки на един крак или на два затворени крака, или с възможно най-къси стъпки (в последния случай напрежение не повече от 40 V се счита за приемливо).

1) Еднофазен контакт с мрежов проводник с изолирана неутрала с добра изолация (фиг. 1):

Фигура 1 - Еднофазно включване на човек в електрическа мрежа.

Токът, преминаващ през лицето I h, се връща към източника на ток през изолацията на проводниците на мрежата, която в добро състояние има голямо изолационно съпротивление R out. До 1000V R out е 0,5 MΩ или повече. Токът, протичащ през човешкото тяло, се определя от израза:

(1)

където R h е съпротивлението на човешкото тяло, при изчисленията се вземат 1000 ома;

R out - съпротивление на изолацията на фазите спрямо земята;

U f - фазово напрежение

Като се вземе предвид съпротивлението на обувките R около и пода R p, свързани последователно със съпротивлението на човешкото тяло R h, токът, преминаващ през човека, ще бъде равен на:

(2)

2) Еднофазен контакт със заземен неутрален мрежов проводник (фиг. 2):

Фигура 2 - Еднофазен контакт със заземена неутрална мрежа

Големината на тока през човек се определя само от съпротивлението на човешкото тяло, стойностите на съпротивлението на изолацията на проводника не влияят на тока, преминаващ през човешкото тяло.

, (3)

където R 0 е неутралното заземително съпротивление. При Ul = 380 V R 0 не надвишава 4 0 m, тогава може да се пренебрегне при изчисленията. В този случай устойчивостта на пода и обувките играе голяма роля за безопасността на хората, т.к. свързани последователно с лице последователно.

(4)

Когато R p \u003d 0 и R около \u003d 0

аз з = = 0,22 А = 220 mA> 100 mA >> 10 mA ,

много е опасно!

При късо съединение на фаза към земя мрежа с изолирана неутрала (фиг. 4) се оказва по-опасна от заземена (фиг. 5). Тъй като в мрежа с изолирана неутрала напрежението, което определя количеството ток през човешкото тяло, е U l, а в мрежа със заземен неутрал, то се намира в рамките на:

U l >U pr >U f

Фигура 4 - Мрежа с изолирана неутрала

аз з= , (7)

където R h е съпротивлението на човешкото тяло;

R zm - съпротивление на затваряне на земната фаза

При фазова повреда на корпуса на оборудването, което при нормални условия не би трябвало да бъде под напрежение, работещият с това оборудване е в монофазен сензорен режим. За защита от повреда токов ударонлайн с използва се изолирана неутралазащитно заземяване (фиг. 6).

Фигура 5 - Мрежа със заземена неутрала

Защитно заземяване

Защитното заземяване се извършва, за да се гарантира безопасността на хората в случай на нарушаване на изолацията на части под напрежение. За защита от действието се използва и заземяване атмосферно електричествоелектрическо оборудване, сгради и съоръжения.

Защитното заземяване е умишленото свързване със земята или нейния еквивалент на метални части на оборудване, които обикновено не са под напрежение, но могат да бъдат под напрежение поради нарушение на изолацията на електрическите инсталации.

Ефектът от защитното заземяване е, че намалява напрежението между захранваната рамка на оборудването и земята до безопасна стойност.

Нека обясним това на примера на мрежа с изолирана неутрала (фиг. 6). Ако тялото на електрическото оборудване не е заземено и е в контакт с фазата, тогава докосването на човек до такова тяло е еквивалентно на еднофазно включване. Ако шасито е заземено, тогава потенциалът на шасито за заземяване пада до безопасно ниска стойност.

Фигура 6 - Защитно заземяване

Необходимо е заземяване на металните части на електрически инсталации, корпуси електрически машини, трансформатори, устройства, лампи, задвижвания електрически апарати, вторични намоткиизмервателни трансформатори, рамки на разпределителни табла, табла за управление, шкафове и др.

Защитното заземяване се използва в трифазни трипроводни мрежи с напрежение до 1000 V с изолирана неутрала, а в мрежи с напрежение 1000 V и повече - с всеки неутрален режим (фиг. 3.18).