Електрична схема людини. Аналіз небезпеки ураження електричним струмом залежно від схем включення людини до мережі

Мал. 3. Двофазний (двополюсний) дотик до струмоведучих частин у системі IT .

U ф- фазна напруга; I h - Сила струму, що протікає через людину;

R h- Опір людини; L 1 , L 2 , L 3 - Фазні провідники.

Сила струму ( I h , А), що протікає через людину, визначається за формулою

де U л - Лінійна напруга, У;

U ф - фазна напруга, У;

R h - Опір людини, Ом.

Наприклад, в електромережі з лінійною напругою 380 У (U ф = 220 У) при опорі тіла людини 1000 Омсила струму, що протікає через людину, становить:

Ця сила струму смертельно небезпечна людини.

При двофазному дотику струм, що проходить крізь людину, мало залежить від режиму роботи нейтралі. Небезпека дотику не зменшиться і в тому випадку, якщо людина буде надійно ізольована від землі.

Однофазний дотик(рис.4.) відбувається у багато разів частіше, ніж двофазне, але менш небезпечно, оскільки напруга, під яким виявляється людина, вбирається у фазного, тобто. менше лінійного в 1,73 рази і, крім того, струм, що протікає через людину,

Рис.4. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин у системі IT .

r 1, r 2 , r 3 - Опір ізоляції проводів електромережі; з 1 , з 2 , з 3 - Місткість проводів електромережі.

повертається до джерела (електромережі) через ізоляцію проводів, яка у справному стані має великий опір.

Сила струму ( I h , А), що протікає через людину, для цього випадку визначається за формулою

де R п - Перехідний опір, Ом(опір статі, на якому стоїть людина та взуття); Z – опір ізоляції фазного дроту щодо землі, Ом(Активна та ємнісна складові).

У найбільш несприятливій ситуації, коли людина має струмопровідне взуття і стоїть на струмопровідній підлозі ( R п ~ 0), сила струму, що протікає через тіло, визначається за формулою

якщо U ф = 220 У, R h = 1 кому, Z = 90 кому, то I h = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007А (7 мА).

Трифазна чотирипровідна електрична мережа змінного струмуіз заземленою нейтраллю(в системі TN ).

Однофазний дотикдо струмоведучих частин.

Рис.5. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин

в системі TN .

R 0- Опір заземлення нейтралі електромережі.

У чотирипровідній електричній мережі змінного струму з глухозаземленою нейтраллю (система TN ) струм, що проходить через людину, повертається до джерела (електромережі) не через ізоляцію проводів, як у попередньому випадку, а через опір заземлення нейтралі ( R 0 ) джерела струму (рис. 5). Сила струму, що проходить через тіло людини, визначається за формулою:

де R 0 - Опір заземлення нейтралі джерела струму, Ом.

Опір заземлювального пристрою, до якого приєднана нейтраль джерела струму, у будь-яку пору року має бути не більше 2, 4 та 8 Омвідповідно при лінійних напругах 660, 380 та 220 У. Цей опір має бути забезпечений з урахуванням використання природних заземлювачів, а також заземлювачів повторних заземлень PEN - або PE -провідника повітряних ліній електропередач (ПЛ) напругою до 1 кВ. Опір заземлювача, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі джерела струму, має бути не більше 15, 30 та 60 Омвідповідно при тих же лінійних напругах 660, 380 та 220 У.

приклад. У найбільш несприятливій ситуації, розглянутій вище, при U ф = 220 У, R h = 1000Ом, R п ~ 0 Ом R 0 = 30 Омсила струму, що протікає через тіло людини, становитиме:

I h = 220/1000 + 30 = 0,214 А (214 мА), що смертельно небезпечно для людини.

Якщо взуття не струмопровідне (наприклад, гумові калоші з опором 45 кому) і людина стоїть на не струмопровідній підлозі (наприклад, дерев'яна підлога з опором 100 кому), тобто. R п = 145комуто сила струму, що протікає через тіло людини, складе:

I h = 220/1000 + 60 + 145000 = 0,0015 А (1,5 мА), що небезпеки для людини не становить.

Таким чином, за інших рівних умов дотик людини до одного фазного проводу мережі з ізольованою нейтраллю менш небезпечно, ніж в електромережі із заземленою нейтраллю.

Розглянуті вище схеми включення людини до електричного ланцюга трифазного змінного струму справедливі для нормальних (безаварійних) умов роботи електричних мереж.

В аварійному режиміроботи трифазної електричної мережі змінного струму один із фазних проводів, наприклад, електромережі із заземленою нейтраллю (у системі TN ) може бути замкнутий на землю (при спрацьовуванні системи захисного заземлення, падінні фазного дроту на землю тощо) через опір R зм (Рис. 6).

Мал. 6. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин в аварійному режимі роботи електромережі.

R зм- Опір замикання фазного дроту ( L 2 ) на землю.

Сила струму, що проходить через тіло людини, що стосується цієї ситуації одного зі справних фазних проводів ( L 1 , L 3 ), визначається з рівняння

де R зм - Опір замикання фазного дроту на землю, Ом.

Якщо при цьому R зм ~ 0 або набагато менше та R 0 ,і R h , то їм можна знехтувати, тоді сила струму, що проходить через тіло людини, визначатиметься за формулою

тобто людина буде включатися в електричний ланцюг двофазно, причому друга фаза підключається до нього через ноги та на величину I h буде істотно впливатиперехідний опір R п .

При напругах до 1000 Уу виробничих умовах широкого поширення набули обидві розглянуті вище схеми трифазних електричних мереж змінного струму: трипровідна з ізольованою нейтраллю (система IT ) та чотирипровідна із заземленою нейтраллю (система TN ).

Електричну мережу з ізольованою нейтраллю доцільно застосовувати у тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень опору ізоляції фазних проводів та незначну ємність останніх щодо землі. Такими є електричні мережі малорозгалужені, які не піддаються впливу агресивного середовища і перебувають під постійним наглядом кваліфікованого персоналу. Так, наприклад, у вугільних шахтах використовуються лише електромережі із ізольованою нейтраллю.

Електричну мережу із заземленою нейтраллю слід застосовувати там, де неможливо забезпечити хорошу ізоляцію проводів (наприклад, через високу вологість або агресивне середовище), коли не можна швидко відшукати або усунути пошкодження ізоляції, або коли ємнісні струми електромережі внаслідок значної її розгалуженості досягають великих значень, небезпечні для людини.

При напрузі вище 1000 Уз технологічних причин електричні мережі напругою до 35 кВвключно мають ізольовану нейтраль, понад 35 кВ- Заземлену. Оскільки такі електромережі мають велику ємність проводів щодо землі, для людини однаково небезпечним є дотик до фазних проводів незалежно від режиму роботи нейтралі енергоджерела. Тому режим роботи нейтралі електромережі напругою понад 1000 Уза умовами безпеки не вибирається.

Трифазна трипровідна електрична мережа змінного струму із ізольованою нейтраллю (у системі IT).

Двофазний дотик до струмоведучих частин (рис. 3).

Мал. 3. Двофазний (двополюсний) дотик до струмоведучих частин у системі IT

U ф - фазна напруга; I h - сила струму, що протікає через людину;

R h - Опір людини; L 1, L 2, L 3 - фазні провідники.

Сила струму (I h , А), що протікає через людину, визначається за формулою

де U л - лінійна напруга, В;

U ф - фазна напруга, В;

R h - Опір людини, Ом.

Наприклад, в електромережі з лінійною напругою 380 (U ф = 220 В) при опорі тіла людини 1000 Ом сила струму, що протікає через людину, становить:

Ця сила струму смертельно небезпечна людини.

При двофазному дотику струм, що проходить крізь людину, мало залежить від режиму роботи нейтралі. Небезпека дотику не зменшиться і в тому випадку, якщо людина буде надійно ізольована від землі.

Однофазний дотик (рис.4.) відбувається у багато разів частіше, ніж двофазний, але менш небезпечно, оскільки напруга, під яким виявляється людина, вбирається у фазного, тобто. менше лінійного в 1,73 рази і, крім того, струм, що протікає через людину, повертається до джерела (електромережі) через ізоляцію проводів, яка у справному стані має великий опір.

Рис.4. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин у системі IT

r 1 , r 2 , r 3 - опір ізоляції проводів електромережі; з 1, з 2, з 3 – ємність проводів електромережі

Сила струму (I h , А), що протікає через людину, для цього випадку визначається за формулою

де R п - перехідний опір, Ом (опір статі, на якому стоїть людина та взуття); Z – опір ізоляції фазного дроту щодо землі, Ом (активна та ємнісна складові).

У найбільш несприятливій ситуації, коли людина має струмопровідне взуття і стоїть на струмопровідній підлозі (R п ~ 0), сила струму, що протікає через тіло, визначається за формулою

якщо U ф = 220, R h = 1 кОм, Z = 90 кОм, то I h = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007 А (7 мА).

Трифазна чотирипровідна електрична мережа змінного струму із заземленою нейтраллю (у системі TN).

Однофазний дотик до струмоведучих частин.

Рис.5. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин у системі TN

R 0 - Опір заземлення нейтралі електромережі

У чотирипровідній електричній мережі змінного струму з глухозаземленной нейтраллю (система TN) струм, що проходить через людину, повертається до джерела (електромережі) не через ізоляцію проводів, як у попередньому випадку, а через опір заземлення нейтралі (R 0) джерела струму (R 0) джерела струму (. ). Сила струму, що проходить через тіло людини, визначається за формулою:

де R 0 - Опір заземлення нейтралі джерела струму, Ом.

Опір заземлювального пристрою, до якого приєднана нейтраль джерела струму, у будь-який час року має бути не більше 2, 4 і 8 Ом відповідно при лінійних напругах 660, 380 і 220 В. Цей опір має бути забезпечено з урахуванням використання природних заземлювачів, а також заземлювачів повторних заземлень PEN- або PE-провідника повітряних ліній електропередач (ПЛ) напругою до 1 кВ. Опір заземлювача, розташованого в безпосередній близькості від нейтралі джерела струму, має бути не більше 15, 30 і 60 Ом відповідно при тих же лінійних напругах 660, 380 і 220 Ст.

приклад. У найбільш несприятливій ситуації, розглянутій вище, при U ф = 220, R h = 1000 Ом, R п ~ 0 Ом R 0 = 30 Ом сила струму, що протікає через тіло людини, складе:

I h = 220/1000 + 30 = 0,214 А (214 мА), що є смертельно небезпечним для людини.

Якщо взуття не струмопровідне (наприклад, гумові калоші з опором 45 кОм) і людина стоїть на підлозі не струмопровідної (наприклад, дерев'яна підлога з опором 100 кОм), тобто. R п = 145 кОм, то сила струму, що протікає через тіло людини, становитиме:

I h = 220/1000 + 60 + 145 000 = 0,0015 А (1,5 мА), що небезпеки для людини не становить.

Таким чином, за інших рівних умов дотик людини до одного фазного проводу мережі з ізольованою нейтраллю менш небезпечно, ніж в електромережі із заземленою нейтраллю.

Розглянуті вище схеми включення людини до електричного ланцюга трифазного змінного струму справедливі для нормальних (безаварійних) умов роботи електричних мереж.

В аварійному режимі роботи трифазної електричної мережі змінного струму один із фазних проводів, наприклад, електромережі із заземленою нейтраллю (у системі TN) може бути замкнутий на землю (при спрацьовуванні системи захисного заземлення, падінні фазного проводу на землю тощо) через опір R зм (рис. 6).

Мал. 6. Однофазний (однополюсний) дотик до струмоведучих частин в аварійному режимі роботи електромережі.

R зм – опір замикання фазного дроту (L 2) на землю

Сила струму, що проходить через тіло людини, що стосується цієї ситуації одного зі справних фазних проводів (L 1 , L 3), визначається з рівняння

де R зм - Опір замикання фазного дроту на землю, Ом.

Якщо при цьому R зм ~ 0 або набагато менше і R 0 і R h то їм можна знехтувати, тоді сила струму, що проходить через тіло людини, буде визначатися за формулою

т. е. людина буде включатися в електричний ланцюг двофазно, причому друга фаза підключається до нього через ноги і на величину I h істотно впливатиме перехідний опір R п.

При напругах до 1000 В у виробничих умовах широкого поширення набули обидві розглянуті вище схеми трифазних електричних мереж змінного струму: трипровідна із ізольованою нейтраллю (система IT) та чотирипровідна із заземленою нейтраллю (система TN).

Електричну мережу з ізольованою нейтраллю доцільно застосовувати у тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень опору ізоляції фазних проводів та незначну ємність останніх щодо землі. Такими є електричні мережі малорозгалужені, які не піддаються впливу агресивного середовища і перебувають під постійним наглядом кваліфікованого персоналу. Так, наприклад, у вугільних шахтах використовуються лише електромережі із ізольованою нейтраллю.

Електричну мережу із заземленою нейтраллю слід застосовувати там, де неможливо забезпечити хорошу ізоляцію проводів (наприклад, через високу вологість або агресивне середовище), коли не можна швидко відшукати або усунути пошкодження ізоляції, або коли ємнісні струми електромережі внаслідок значної її розгалуженості досягають великих значень, небезпечні для людини.

При напрузі вище 1000 по технологічних причин електричні мережі напругою до 35 кВ включно мають ізольовану нейтраль, понад 35 кВ – заземленную. Оскільки такі електромережі мають велику ємність проводів щодо землі, для людини однаково небезпечним є дотик до фазних проводів незалежно від режиму роботи нейтралі енергоджерела. Тому режим роботи нейтралі електромережі напругою вище 1000 за умовами безпеки не вибирається.

Аналіз небезпеки ураження практично зводиться до визначення значення струму, що протікає через тіло людини в різних умовах, в яких він може опинитися під час експлуатації електроустановок, або напруги дотику. Небезпека ураження залежить від ряду факторів: схеми включення людини в електричний ланцюг, напруги мережі, схеми самої мережі, режиму її нейтралі, ступеня ізоляції струмовідних частин від землі, ємності струмовідних частин щодо землі тощо.

Які схеми включення людини до електричного ланцюга?

Найбільш характерними є дві схеми включення: між двома фазами електричної мережі, між однією фазою та землею. Крім того, можливий дотик до заземлених нетоковедучих частин, що опинилися під напругою, а також включення людини під крокову напругу.

Що називається нейтраллю трансформатора (генератора) та які режими її роботи?

Точка з'єднання обмоток живильного трансформатора (генератора) називається нейтральною точкою, або нейтраллю. Нейтраль джерела живлення може бути ізольована та заземлена.

Заземленою називається нейтраль генератора (трансформатора), приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через мале опір (наприклад, через трансформатори струму).

Ізольованою називається нейтраль генератора або трансформатора, не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через великий опір (прилади сигналізації, вимірювання, захисту, дугогасні реактори, що заземлюють).

Що покладено основою вибору режиму нейтралі?

Вибір схеми мережі, а отже, і режиму нейтралі джерела струму виробляють виходячи з технологічних вимог та умов безпеки.

При напрузі до 1000 В широкого поширення набули обидві схеми трифазних мереж: трипровідна із ізольованою нейтраллю та чотирипровідна із заземленою нейтраллю.

За технологічними вимогами перевага часто надається чотирипровідній мережі, вона використовує дві робочі напруги - лінійну та фазну. Так, від чотирипровідної мережі 380 В можна живити як силове навантаження - трифазну, включаючи її між фазними проводами на лінійну напругу 380, так і освітлювальну, включаючи її між фазним і нульовим проводами, тобто на фазну напругу 220 В. При цьому стає значно дешевшою електроустановка за рахунок застосування меншої кількості трансформаторів, меншого перерізу проводів тощо.

За умовами безпеки вибирають одну з двох мереж виходячи із положення: за умовами дотику до фазного проводу в період нормального режиму роботи мережі безпечнішою є мережа із ізольованою нейтраллю, а в аварійний період - мережа із заземленою нейтраллю. Тому мережі із ізольованою нейтраллю доцільно застосовувати, коли є можливість підтримувати високий рівень ізоляції мережі та коли ємність мережі щодо землі незначна. Це можуть бути мало розгалужені мережі, які не піддаються впливу агресивного середовища та перебувають під постійним наглядом кваліфікованого персоналу. Прикладом можуть бути мережі невеликих підприємств, пересувні установки.

Мережі із заземленою нейтраллю застосовують там, де неможливо забезпечити хорошу ізоляцію електроустановок (через високу вологість, агресивне середовище тощо) або не можна швидко відшукати та усунути пошкодження ізоляції, коли ємнісні струми мережі внаслідок значної її розгалуженості досягають великих значень, небезпечних для життя. людини. До таких мереж відносяться мережі великих промислових підприємств, міські розподільчі та ін.

Існуюча думка про більш високий ступінь надійності мереж із ізольованою нейтраллю недостатньо обґрунтована.

Статистичні дані вказують, що за умовами надійності роботи обидві мережі практично однакові.

При напрузі вище 1000 аж до 35 кВ мережі з технологічних причин мають ізольовану нейтраль, а вище 35 кВ - заземлену.

Оскільки такі мережі мають велику ємністьдротів щодо землі, для людини однаково небезпечний дотик до дроту мережі як із ізольованою, так і із заземленою нейтраллю. Тому режим нейтралі мережі вище 1000 В за умовами безпеки не вибирається.

Якою є небезпека двофазного дотику?

Під двофазним дотиком розуміється одночасний дотик до двох фаз електроустановки, що під напругою (рис. 1).

Мал. 1. Схема двофазного дотику людини до мережі змінного струму

Двофазний дотик небезпечніший. При двофазному дотику струм, що проходить через тіло людини по одному з найнебезпечніших для організму шляхів (рука-рука), залежатиме від напруги, що прикладається до тіла людини, рівної лінійній напругі мережі, а також від опору тіла людини:

• U л - лінійна напруга, тобто напруга між фазними проводами мережі;
• R чол – опір тіла людини.

У мережі з лінійною напругою U л = 380 В при опорі тіла людини R чол = 1000 Ом струм, що проходить через тіло людини, дорівнюватиме:

Цей струм для людини смертельно небезпечний. При двофазному дотику струм, що проходить через тіло людини, практично не залежить від режиму мережі нейтралі. Отже, двофазний дотик однаково небезпечний як у мережі із ізольованою, і із заземленою нейтраллю (за умови рівності лінійних напруг цих мереж).

Випадки дотику людини до двох фаз відбуваються порівняно рідко.

Чим характеризується однофазний дотик?

Однофазним дотиком називається дотик до однієї фази електроустановки, що під напругою.

Воно відбувається у багато разів частіше, ніж двофазний дотик, але менш небезпечний, оскільки напруга, під якою виявляється людина, не перевищує фазного. Відповідно, менше виявляється і струм, що проходить через тіло людини. Крім того, на цей струм впливають режим нейтралі джерела струму, опір ізоляції проводів мережі щодо землі, опір статі (або підстави), на якому стоїть людина, опір її взуття і деякі інші фактори.

Якою є небезпека однофазного дотику в мережі із заземленою нейтраллю?

Мал. 2. Схема дотику людини до однієї фазі трифазної мережііз заземленою нейтраллю

У мережі із заземленою нейтраллю (рис. 2) ланцюг струму, що проходить через тіло людини, включає опір тіла людини, його взуття, статі (або основи), на якому стоїть людина, а також опір заземлення нейтралі джерела струму. З урахуванням зазначених опорів струм, що проходить через тіло людини, визначається з наступного виразу:

• U ф - фазна напруга мережі,;
• R чол – опір тіла людини, Ом;
• R про - опір взуття людини, Ом;
• R п - опір статі (підстави), на якому людина стоїть, Ом;
• R o - опір заземлення нейтралі джерела струму Ом.

При найбільш несприятливих умовах (людина, що доторкнулася до фази, має на ногах струмопровідне взуття - сире або підбите металевими цвяхами, стоїть на сирій землі або на провідній підставі - металевій підлозі, на заземленій металоконструкції), тобто коли R про = 0 і R п = 0, рівняння набуває вигляду:

Оскільки опір нейтралі R o зазвичай набагато менше опору тіла людини, то їм можна знехтувати. Тоді

Однак за цих умов і однофазний дотик, незважаючи на менший струм, є дуже небезпечним. Так, у мережі з фазною напругою U ф = 220 В при R чол = 1000 Ом струм, проходячи через тіло людини, матиме значення:

Такий струм смертельно небезпечний для людини.

Якщо людина має на ногах непровідне взуття (наприклад, гумові калоші) і стоїть на ізолюючій основі (наприклад, на дерев'яній підлозі), то

• 45000 - опір взуття людини, Ом;
• 100000 - опір підлоги, Ом.

Струм такої сили небезпечний для людини.

З наведених даних видно, що для безпеки працюючих в електроустановках велике значення мають ізолюючі підлоги і взуття, що не проводить струм.

Які особливості однофазного дотику у мережі із ізольованою нейтраллю?

У мережі з ізольованою нейтраллю (рис. 3) струм, що проходить через тіло людини в землю, повертається до джерела струму через ізоляцію проводів мережі, яка у справному стані має великий опір.

З урахуванням опорів взуття R про підлоги або підстави R п, на якому стоїть людина, включених послідовно опору тіла людини R чол, струм, що проходить через тіло людини, визначається рівнянням:

де R - опір ізоляції однієї фази мережі відносно землі, Ом.

Мал. 3. Схема дотику людини до однієї фази трифазної мережі із ізольованою нейтраллю

При найбільш несприятливому випадку, коли людина має взуття, що проводить струм, і стоїть на струмопровідній підлозі, тобто при R об = 0 і R п = 0, рівняння значно спроститься:

Для цього випадку в мережі з фазною напругою U ф = 220 В і опором ізоляції фази R = 90 000 Ом при R чол = 1000 Ом струм, що проходить через людину, буде дорівнює:

Цей струм значно менший за струм (220 мА), обчислений нами для випадку однофазного дотику за аналогічних умов, але в мережі із заземленою нейтраллю. Він визначається переважно опором ізоляції проводів щодо землі.

Яка мережа є безпечнішою - із ізольованою чи заземленою нейтраллю?

За інших рівних умов дотик людини до однієї фази мережі із ізольованою нейтраллю менш небезпечно, ніж у мережі із заземленою нейтраллю. Однак цей висновок справедливий лише для нормальних (безаварійних) умов роботи мереж, за наявності незначної ємності щодо землі.

У разі аварії, коли одна з фаз замкнута на землю, мережа із ізольованою нейтраллю може виявитися більш небезпечною. Пояснюється це тим, що при такій аварії в мережі із ізольованою нейтраллю напруга неушкодженої фази щодо землі може зрости з фазної до лінійної, тоді як у мережі із заземленою нейтраллю підвищення напруги виявиться незначним.

Однак сучасні електричні мережі через їхню розгалуженість і значну протяжність створюють велику ємнісну провідність між фазою і землею. У цьому випадку небезпека дотику людини до однієї та двох фаз практично однакова. Кожен із цих дотиків дуже небезпечний, оскільки струм, що проходить через тіло людини, досягає дуже великих значень.

Що таке напруга кроку?

Під напругою кроку розуміється напруга між двома точками ланцюга струму, що є одна від одної на відстані кроку, на яких одночасно стоїть людина. Розмір кроку зазвичай приймається рівною 0,8 м.

Для деяких тварин (коні, корови) величина напруги кроку більша, ніж для людей, і шлях струму захоплює грудну клітину. З цих причин вони більш схильні до поразок кроковим напруженням.

Крокова напруга виникає навколо місця переходу струму від пошкодженої електроустановки в землю. Найбільша величина буде біля місця переходу, а найменша - на відстані понад 20 м, тобто за межами, що обмежують поле розтікання струму в ґрунті.

На відстані 1 м від заземлювача падіння напруги становить 68% повної напруги, на відстані 10 м - 92%, на відстані 20 м потенціали точок настільки малі, що практично можуть дорівнювати нулю.

Такі точки поверхні ґрунту вважаються такими, що знаходяться поза зоною розтікання струму, і називаються «землею».

Небезпека напруги кроку збільшується, якщо людина, яка зазнала його впливу, падає. І тоді напруження кроку зростає, тому що шлях струму проходить вже не через ноги, а через все тіло.

Випадки поразки людей через напругу кроку відносно рідкісні. Вони можуть статися, наприклад, поблизу проводу, що впав на землю (у такі моменти до відключення лінії не можна допускати людей і тварин на близьку відстань до місця падіння проводу). Найбільш небезпечні напруги кроку при ударі блискавки.

Опинившись у зоні крокової напруги, виходити з неї слід невеликими кроками у бік, протилежну місцю передбачуваного замикання на землю, і зокрема дроту, що лежить на землі.

Тяжкість поразки електричним струмомбагато в чому визначається схемою включення людини у ланцюг. Схеми що утворюються при контакті людини з провідником ланцюгів залежить від виду застосовуваної системи електропостачання.

Найбільшого застосування отримали чотирипровідні мережі напругою 380/220 В. Що це таке? Від джерела електричної енергії до споживачів йдуть чотири дроти, три з яких називаються фазними, а один – нульовим. Напруга між двома фазними проводами дорівнює 380В (така напруга називається лінійною), а між нульовим проводом і будь-яким із фазних проводів 220В (така напруга називається фазною).

Для живлення освітлювальних установок, телевізорів, холодильників використовується однофазна мережа - один фазний провід та нульовий провід (тобто 220 В). Найбільш поширені електричні мережі, у яких нульовий провід заземлений. Дотик до нульового дроту практично не становить небезпеки для людини; небезпечний лише фазний провід. Однак розібратися, який із двох проводів нульовий, складно - на вигляд вони однакові. Роблять це за допомогою спеціального приладу – визначника фази.

Розглянемо можливі схеми включення людини в електричний ланцюг при дотику до провідників струму однофазної (двопровідної) мережі. Найбільш рідкісним, але й найнебезпечнішим, є дотик людини до двох дротів чи провідників струму, з'єднаним із нею.

Припустимо, ви вирішили виконати ремонт електропроводки - ізолювати дроти, відремонтувати чи поставити нові розетку та вимикач, але забули знеструмити електромережу. Виконуючи монтажні роботи, Ви торкнулися однією рукою фазного, а іншою нульового дроту. Через вас потече струм шляхом «рука-рука», тобто опір ланцюга буде включати тільки опір тіла. Якщо прийняти опір тіла в 1 кому (ця цифра зазвичай приймається при розрахунках), то за законом Ома через вас потече струм:

I (сила струму) = 220 В: 1000 Ом = 0,22 А = 220 мА.

Це смертельно небезпечний струм. Тяжкість електротравми, і навіть ваше життя, залежатиме, перш за все, від того, як швидко ви звільнитесь від контакту з провідником струму (розірвете електричний ланцюг), бо час впливу в цьому випадку є визначальним.

При роботі з електропроводкою обов'язково відключіть електроживлення, а на вимикач повісьте запобіжну табличку: «Не вмикати – працюють люди», а краще поставте спостерігача.

Ураження електричним струмом може статися при ремонті побутових електроприладів (пилососа, кавоварки, пральної машини), теле-радіоапаратури. Ви добре знаєте, що працювати під напругою не можна і відключили електроживлення вимикачем на електроприладі. Однак напруга буде на вхідних контактах вимикача. У процесі роботи ви можете забути про це і доторкнутися до них або випадково натиснути на вимикач та увімкнути електрострум. Напруга на деяких елементах побутової апаратури може досягати великих величин. Наприклад, напруга, що подається на електронно-променеву трубку телевізора, монітора ПЕОМ досягає 15000-18000.

Ремонт електроприладів, теле- та радіоапаратури, електрообладнання можна виконувати тільки при вийнятій з розетки вилці пристрою.

Значно частіше трапляються випадки, коли людина однією рукою стикається з фазним дротом або частиною приладу, апарату, який електрично з'єднаний з ним.

Ви вирішили просвердлити отвір за допомогою електричного дриля. Дриль ви давно не користувалися, але вона була справна. Ваша робота може завершитися як успішно, так і закінчитися ураженням електричним струмом різної тяжкості – від легкого удару до смертельного результату. Чому це може статися? Ізоляція з часом старіє, при цьому її ізолюючі властивості погіршуються (зменшується електричний опір). Особливо швидко псується ізоляція при тривалому знаходженні в сирому приміщенні або агресивному середовищі (наприклад, у середовищі парів сірчаної кислоти). Струмопровідна пил, вода, що потрапили в дриль, можуть замкнути фазний провідник на корпус (рукоятку) дриля. Ізоляцію проводів, що підводять, може погризти миша. Якщо корпус електродриля металевий - ви фактично стикаєтеся з фазним проводом, якщо пластмасовий - електричний контакт може мати місце при порушенні цілісності корпусу (тріщини) або мокрому корпусі.

Як потече струм через людину, і яка електричний ланцюгутворюється? Якщо друга рука лежить також на корпусі дриля або стосується будь-яких інших провідних предметів, струм потече шляхом «рука - ноги». Струм через людину, взуття, основу (підлогу), залізобетонні конструкції будівлі стікатиме в землю і через неї на нульовий провід (адже нульовий провід заземлений). Утворюється замкнутий електричний ланцюг, величина струму в якому визначатиметься його сумарним електричним опором. Якщо ви в ізолюючому сухому взутті (шкіряному, гумовому) стоїте на сухій дерев'яній підлозі, опір ланцюга буде великим, а сила струму за законом Ома невеликий.

Наприклад, опір підлоги 30 кОм, шкіряного взуття 100 ком, опір людини 1 ком. Струм, який потече через людину:

I (сила струму) = 220 В: (30000 + 100000 + 1000) Ом = 0,00168 А = 1,68 мА.

Цей струм близький до порогового відчутного струму. Ви відчуєте перебіг струму, припиніть роботу, усуньте несправність.

Якщо ви стоїте на вологій землі босоніж, через тіло потече струм:

I(сила струму) = 220 В: (3000 + 1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.

Цей струм може спричинити порушення в роботі легенів та серця, а при тривалому впливі та смерть. Якщо ви стоїте на вологому ґрунті в сухих та цілих гумових чоботях, через тіло потече струм:

I(сила струму) = 220 В: (500000 + 1000) Ом = 0,0004 А = 0,4 мА.

Перебіг такого струму ви можете не відчути. Але невелика тріщина чи прокол на підошві чобіт може різко зменшити опір гумової підошви та зробити роботу небезпечною.

Перед тим як приступити до роботи з електричними пристроями (особливо тривалий час, що не перебувають в експлуатації), їх необхідно ретельно оглянути на предмет відсутності пошкоджень ізоляції. Електроустрою необхідно протерти від пилу і, якщо вони вологі, просушити. Мокрі електричні пристрої не можна експлуатувати! Електричний інструмент, прилади, апаратуру краще зберігати в целофанових мішках, щоб унеможливити попадання в них пилу або вологи. Працювати треба у сухому взутті. Якщо надійність електричного пристрою викликає сумніви, треба підстрахуватись - підкласти під ноги сухий дерев'яний настил або гумовий килимок. Можна використовувати гумові рукавички.

Інша схема протікання струму виникає тоді, коли ваша друга рука стосується добре провідного предмета, електрично з'єднаного із землею. Це може бути водопровідна труба, опалювальна батарея, металева стінка гаража тощо. Струм протікає шляхом найменшого електричного опору. Зазначені предмети практично коротко пов'язані із землею, їх електричний опір дуже мало. Шлях протікання струму через тіло в даному випадку – «рука-рука», тобто практично збігається з випадком одночасного дотику руками до двох дротів – фазного та нульового. Як показано раніше, струм може досягти величини 220 мА, тобто. смертельно небезпечний. У сирому приміщенні навіть дерев'яні конструкції стають добре провідними електричним струмом.

Робота в сирих приміщеннях, за наявності поблизу людини добре провідних предметів, з'єднаних із землею, становить виключно високу небезпеку і вимагає дотримання підвищених заходів електробезпеки. Часто в таких приміщеннях використовують знижену напругу - 36 і 12 вольт.

При роботі з електричними пристроями не торкайтеся предметів, які можуть бути електрично з'єднані із землею.

Ми розглянули далеко не всі можливі схеми електричних мереж та варіанти дотику. На виробництві ви можете мати справу з складнішими схемами електропостачання, що знаходяться під значно більшими напругами, а значить, і більш небезпечними. Однак основні висновки та рекомендації для забезпечення безпеки практично такі самі.

Запитання вихідного контролю.

1. Який дотик до провідників, які перебувають під напругою, є найбільш небезпечним для людини?

2. Чому дотик рукою до предметів, з'єднаних із землею (наприклад, водопровідною трубою), при роботі з електричними пристроями різко збільшує небезпеку ураження струмом?

3. Чому при ремонті електричної апаратури слід виймати електричну вилку з розетки?

4. Навіщо під час роботи з електричними пристроями необхідно одягати взуття?

5.Як можна зменшити небезпеку ураження електричним струмом?

6. Які правила електробезпеки повинні дотримуватися під час експлуатації електричних пристроїв?

7. Чоловік, перебуваючи у ванні, заповненій водою, вирішив поголитися електричною бритвою. Що може статися і якою є небезпека ураження чоловіка електричним струмом?

8. Дівчина прийняла ванну і, стоячи босоніж на мокрій кахельній підлозі, вирішила посушити голову феном. Оцініть небезпеку та можливі наслідки.

9. Розкажіть про випадки ураження електричним струмом, що сталися з вами чи іншими людьми. У чому причина поразки та які правила електробезпеки були порушені?

10. За завданням вчителя, який задає параметри мережі та схему дотику людини до проводів або предметів, що знаходяться під напругою, оцініть небезпеку ураження електричним струмом.

І.На автомобілях використовується постійний електричний струм напругою 12В. Негативний полюс автомобіля з'єднаний з кузовом автомобіля, позитивний - із ізольованою електропроводкою. Оцініть небезпеку такого струму для людини.

Включення людини в електричну мережу може бути однофазним та двофазним. Однофазне включенняє підключення людини між однією з фаз мережі та землею. Сила вражаючого струму у разі залежить від режиму нейтралі мережі, опорів людини, взуття, статі, ізоляції фаз щодо землі. Однофазне включення виникає значно частіше і часто спричиняє електричні травми в мережах будь-якої напруги. При двофазному включенні людина торкається двох фаз електричної мережі. При двофазному включенні сила струму, що протікає через тіло (вражає струм), залежить лише від напруги мережі та опору тіла людини і не залежить від режиму нейтралі живлення трансформатора мережі. Електричні сіткиділять на однофазні та трифазні. Однофазна мережа може бути ізольована від землі або мати заземлений провід. На рис. 1 зображені можливі варіанти підключення людини до однофазних мереж.

Таким чином, якщо людина торкнеться однієї з фаз трифазної чотирипровідної мережі з глухозаземленою нейтраллю, то вона виявиться практично під фазною напругою (R3≤RЧ) і сила струму, що проходить через людину при нормальній роботі мережі, практично не зміниться зі зміною опору ізоляції та ємності проводів щодо землі.

Вплив електричного струму на організм людини

Проходячи через організм, електричний струм має термічну, електролітичну та біологічну дію.

Термічну дію проявляється у опіках шкірного покриву чи внутрішніх органів.

При електролітичній дії внаслідок проходження струму відбувається розкладання (електроліз) крові та іншої органічної рідини, що супроводжується руйнуванням еритроцитів та порушенням обміну речовин.

Біологічна дія виявляється у подразненні та збудженні живих тканин організму, що супроводжується мимовільним судомним скороченням м'язів, у тому числі серця та легень.

Розрізняють два основні види ураження електричним струмом:

§ електричні травми,

§ електричні удари.

Електричні удариможуть бути умовно поділені на чотири ступені:

1. судомні скорочення м'язів без втрати свідомості;

2. зі втратою свідомості, але зі збереженням дихання та роботи серця;

3. втрата свідомості та порушення серцевої діяльності або дихання (або того та іншого разом);

4. клінічна смерть, тобто. відсутність дихання та кровообігу.

Клінічна смерть - це перехідний період між життям та смертю, що починається з моменту зупинки діяльності серця та легень. Людина, яка перебуває в стані клінічної смерті, не виявляє жодних ознак життя: у неї відсутні дихання, серцебиття, реакції на болючі відчуття; зіниці очей розширено і не реагують на світло. Однак слід пам'ятати, що в цьому випадку організм ще можна пожвавити, якщо правильно і своєчасно подати йому допомогу. Тривалість клінічної смерті може становити 5-8 хв. Якщо допомога не буде подана вчасно, настає біологічна (справжня) смерть.

Результат ураження людини електричним струмом залежить багатьох чинників. Найважливішими з них є величина та тривалість дії струму, рід та частота струму та індивідуальні властивості організму.

Визначення опору розтікання струму одиночних заземлювачів та порядок розрахунку захисного контуру заземлення для стаціонарного технологічного обладнання(ГОСТ 12.1.030-81. CCБТ. Захисне заземлення, занулення)

Виконує заземлюючі пристрої. Розрізняють штучні заземлювачі, призначені виключно для цілей заземлення, і природні - сторонні провідні частини, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище, використовувані для цілей заземлення.

Для штучних заземлювачів застосовують зазвичай вертикальні та горизонтальні електроди.

Як природні заземлювачі можуть використовуватися: прокладені в землі водопровідні та інші металеві труби (за винятком трубопроводів горючих рідин, горючих або вибухонебезпечних газів); обсадні труби артезіанських колодязів, свердловин, шурфів тощо; металеві та залізобетонні конструкції будівель та споруд, що мають з'єднання із землею; свинцеві оболонки кабелів, прокладених у землі; металеві шпунти гідротехнічних споруд тощо.

Розрахунок захисного заземлення має на меті визначити основні параметри заземлення – число, розміри та порядок розміщення одиночних заземлювачів та заземлюючих провідників, при яких напруга дотику та кроку в період замикання фази на заземлений корпус не перевищує допустимих значень.

Для розрахунку заземлення необхідні такі відомості:

1) характеристика електроустановки - тип установки, види основного обладнання, робочі напруги, способи заземлення нейтралів трансформаторів та генераторів тощо;

2) план електроустановки із зазначенням основних розмірів та розміщення обладнання;

3) форми та розміри електродів, з яких передбачено спорудити проектований груповий заземлювач, а також передбачувана глибина занурення їх у землю;

4) дані вимірювань питомого опору ґрунту на ділянці, де має бути споруджено заземлювач, та відомості про погодні (кліматичні) умови, за яких проводилися ці вимірювання, а також характеристика кліматичної зони. Якщо земля приймається двошарової, необхідно мати дані вимірювань питомого опору обох шарів землі і товщина верхнього шару;

5) дані про природні заземлювачі: які споруди можуть бути використані для цієї мети та опору їх розтіканню струму, отримані безпосереднім виміром. Якщо з будь-яких причин виміряти опір природного заземлювача неможливо, то мають бути подані відомості, що дозволяють визначити цей опір розрахунковим шляхом;

6) розрахунковий струм замикання на грішну землю. Якщо струм невідомий, його обчислюють звичайними способами;

7) розрахункові значення допустимих напруг дотику (і кроку) і час дії захисту, якщо розрахунок проводиться за напругою дотику (і кроку).

Розрахунок заземлення провадиться зазвичай для випадків розміщення заземлювача в однорідній землі. В останні роки розроблені та почали застосовуватися інженерні способи розрахунку заземлювачів у багатошаровому грунті.

При розрахунку заземлювачів в однорідній землі враховується опір верхнього шару землі (шару сезонних змін), зумовлений промерзанням або висиханням ґрунту. Розрахунок проводять способом, заснованим на застосуванні коефіцієнтів використання провідності заземлювача і так званим способом коефіцієнтів використання. Його виконують як за простих, і при складних конструкціях групових заземлювачів.

При розрахунку заземлювачів у багатошаровій землі зазвичай приймають двошарову модель землі з питомими опорами верхнього і нижнього шарів r1 і r2 відповідно і товщиною (потужністю) верхнього шару h1. Розрахунок проводиться способом, заснованим на обліку потенціалів, наведених на електроди, що входять до складу групового заземлювача, і тому званим способом наведених потенціалів. Розрахунок заземлювачів у багатошаровій землі більш трудомісткий. Водночас він дає більш точні результати. Його доцільно застосовувати при складних конструкціях групових заземлювачів, які зазвичай мають місце в електроустановках з ефективною заземленою нейтраллю, тобто в установках напругою 110 кВ і вище.

При розрахунку заземлювального пристрою у будь-який спосіб необхідно визначити для нього необхідний опір.

Визначення необхідного опору заземлювального пристрою здійснюють відповідно до ПУЕ.

Для установок напругою до 1 кВ опір заземлювального пристрою, що використовується для захисного заземлення відкритих провідних частин системи типу IT повинен відповідати умові:

де Rз - опір заземлювального пристрою, ом; Uпр.доп - напруга дотику, значення якого приймається рівним 50; Із - повний струм замикання на землю, А.А.

Як правило, не потрібно приймати значення опору заземлювального пристрою менше 4 Ом. Допускається опір заземлювального пристрою до 10 Ом, якщо дотримано наведену вище умову, а потужність трансформаторів та генераторів, що живлять мережу, не перевищує 100 кВА, у тому числі сумарна потужність трансформаторів та (або) генераторів, що працюють паралельно.

Для установок напругою вище 1 кВ вище 1 кВ опір заземлювального пристрою повинен відповідати:

0,5 Ом при ефективно заземленій нейтралі (тобто при великих струмах замикання на землю);

250/Iз, але не більше 10 Ом при ізольованій нейтралі (тобто при малих струмах замикання на землю) та умови, що заземлювач використовується тільки для електроустановок напругою понад 1000 В.

У цих виразах Iз - розрахунковий струм замикання на землю.

У процесі експлуатації може статися підвищення опору розтіканню струму заземлювача понад розрахункове значення, тому необхідно періодично контролювати значення опору заземлювача.

Контур заземлення

Контур заземлення класично є групою з'єднаних горизонтальним провідником вертикальних електродів невеликої глибини, змонтованих біля об'єкта на відносно невеликій взаємній відстані один від одного.

Як заземлюючі електроди в такому заземлювальному пристрої традиційно використовували сталевий куточокабо арматура довжинами 3 метри, які забивали в ґрунт за допомогою кувалди.

Як сполучний провідник використовували сталеву смугу 4х40 мм, яка укладалася в заздалегідь підготовлену канаву глибиною 0,5 - 0,7 метра. Провідник приєднувався до змонтованих заземлювачів електро- чи газозварюванням.

Контур заземлення задля економії місця зазвичай «згортають» навколо будівлі вздовж стін (по периметру). Якщо подивитись цей заземлювач зверху, можна сказати, що електроди змонтовані по контуру будівлі (звідси і назва).

Отже контур заземлення - це заземлювач, що з кількох електродів (групи електродів), з'єднаних друг з одним і змонтованих навколо будівлі з його контуру.