Analiza obwodów podłączenia osoby do obwodu elektrycznego. Analiza sieci Schemat jednofazowego podłączenia osoby do sieci prądu trójfazowego z uziemionym punktem neutralnym

Stopień zagrożenia i wynik porażki wstrząs elektryczny zależą: od schematu „podłączenia” osoby do obwodu elektrycznego; w sieci elektrycznej:

trójfazowy czteroprzewodowy z uziemionym punktem neutralnym;

trójfazowy z izolowanym punktem neutralnym.

Punkt neutralny transformatora (generatora) jest punktem połączenia uzwojeń transformatora zasilającego. Podczas normalnej pracy sieci elektrycznej napięcie w tym punkcie wynosi 0. Przewód neutralny źródła zasilania może być uziemiony i odizolowany od ziemi, co określa jego tryb pracy. Uziemienie neutralne nazywa się uziemieniem roboczym R 0 .

Wybór schematu sieci i trybu neutralnego źródła prądu odbywa się w zależności od wymagań technologicznych i warunków bezpieczeństwa.

Przez wymagania technologiczne preferowana jest sieć czteroprzewodowa, ponieważ sieć ta charakteryzuje się dwoma napięciami - liniowym i fazowym (380/220 V). Napięcie liniowe 380 V zasila obciążenie mocy - włączają silniki elektryczne urządzeń produkcyjnych między przewodami fazowymi. W instalacji oświetleniowej stosuje się napięcie fazowe = 220 V - lampy podłącza się pomiędzy przewodami fazowym i neutralnym. Napięcie sieciowe jest zawsze 1,73 razy większe niż napięcie fazowe.

Przez warunki bezpieczeństwa Zaleca się stosowanie sieci z izolowanym punktem neutralnym, gdy możliwe jest utrzymanie wysokiego poziomu izolacji sieci, zapewniającego małą pojemność przewodów względem ziemi. Mogą to być sieci cienko rozgałęzione, które nie są narażone na działanie agresywnych środowisk i znajdują się pod stałym nadzorem wykwalifikowanego personelu.

Połączenie jednofazowe jest mniej niebezpieczne niż połączenie dwufazowe, ale występuje znacznie częściej i jest główną przyczyną obrażeń elektrycznych. W tym przypadku tryb neutralny sieci elektrycznej ma decydujący wpływ na wynik porażki.

Po dotknięciu jednej z faz sieci izolowanym przewodem neutralnym (rys.), szeregowo z rezystancją człowieka, włączają się rezystancje izolacji i pojemności względem masy pozostałych dwóch nieuszkodzonych faz.

Ryż. Styk jednobiegunowy z izolowanym punktem neutralnym podczas normalnej pracy

Podczas normalnej pracy sieci elektrycznej napięcie neutralne zasilacza względem masy wynosi zero. Napięcia fazowe względem masy są identyczne i równe napięciom fazowym źródła zasilania.

Rezystancja izolacji przewodów nigdy nie jest nieskończenie duża; koniecznie występują prądy upływowe.

Przewody i masa w tym przypadku przypominają płytki kondensatora, pomiędzy którymi powstaje pole elektryczne. Im dłuższa sieć elektryczna, tym większa jest jej pojemność.

Zgodnie z wymaganiami technologicznymi preferowana jest sieć czteroprzewodowa, ponieważ sieć ta charakteryzuje się dwoma napięciami - liniowym i fazowym (380/220 V). Napięcie liniowe 380 V zasila obciążenie mocy - włączają silniki elektryczne urządzeń produkcyjnych między przewodami fazowymi. W instalacji oświetleniowej stosuje się napięcie fazowe = 220 V - lampy podłącza się pomiędzy przewodami fazowym i neutralnym. Napięcie sieciowe jest zawsze 1,73 razy większe niż napięcie fazowe.

Ze względów bezpieczeństwa zaleca się stosowanie sieci z izolowanym punktem neutralnym, gdy możliwe jest utrzymanie wysokiego poziomu izolacji sieci, zapewniającego niską pojemność przewodów względem ziemi. Mogą to być sieci cienko rozgałęzione, które nie są narażone na działanie agresywnych środowisk i znajdują się pod stałym nadzorem wykwalifikowanego personelu.

Sieci z uziemionym punktem neutralnym stosuje się tam, gdzie nie można zapewnić wysokiego poziomu izolacji instalacji elektrycznej lub gdy nie można szybko zlokalizować i naprawić uszkodzeń.

Ze względu na specyfikę i niewielkie możliwości produkcyjne w porównaniu do innych przedsiębiorstw Przemysł spożywczy w przedsiębiorstwach Żywnościowy Można stosować sieci jedno- i dwufazowe z uziemionym punktem neutralnym, a podczas obsługi małych urządzeń mechanizacyjnych podczas operacji załadunku i rozładunku zaleca się sieć elektryczną z izolowanym punktem neutralnym. Stopień bezpieczeństwa elektrycznego w takich sieciach wzrasta ze względu na dużą rezystancję izolacji przewodów elektrycznych w stosunku do ziemi.

Porażenie prądem elektrycznym może być spowodowane jednobiegunowym (jednofazowym) lub bipolarnym (dwufazowym) kontaktem z częścią instalacji pod napięciem.

Wraz ze wzrostem rezystancji izolacji maleje ryzyko porażenia prądem.

Podczas pracy awaryjnej tej samej sieci, gdy wystąpi trwałe zwarcie faza-ziemia, napięcie w punkcie neutralnym może osiągnąć napięcie fazowe, napięcie nieuszkodzonych faz względem ziemi zrówna się z napięciem sieciowym. W takim przypadku, jeśli osoba dotknie jednej fazy, będzie pod napięciem liniowym, a prąd będzie przez nią przepływał wzdłuż ścieżki „ramię-noga”. W tej sytuacji rezystancja izolacji przewodów nie odgrywa żadnej roli w wyniku urazu. Takie porażenie prądem najczęściej prowadzi do śmierci.

W przedsiębiorstwach, w których sieci są rozgałęzione i mają znaczną długość, a zatem dużą pojemność, system z izolowanym punktem neutralnym traci swoją zaletę, ponieważ wzrasta prąd upływowy i maleje rezystancja odcinka faza-ziemia. Z punktu widzenia bezpieczeństwa elektrycznego w takich przypadkach preferowana jest sieć z uziemionym punktem neutralnym (ryc.).

Schemat dotyku człowieka do jednej fazy sieci z uziemionym punktem neutralnym

Rezystancję uziemienia, podobnie jak w przypadku sieci elektrycznej z izolowanym punktem neutralnym, można pominąć.

Przykłady wskazują, że przy założeniu, że inne rzeczy są takie same, połączenie jednofazowe podłączenie osoby do sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż do sieci z uziemionym punktem neutralnym.

Najbardziej niebezpieczne jest dwufazowe podłączenie osoby do sieci elektrycznej, ponieważ znajduje się ona pod napięciem liniowym sieci, niezależnie od trybu neutralnego i warunków pracy sieci.

Przypadki kontaktu dwufazowego zdarzają się rzadko i głównie w instalacjach elektrycznych do 1000 V podczas pracy przy rozdzielnicach i zespołach, podczas obsługi urządzeń z nieizolowanymi częściami pod napięciem itp.

Porażenie prądem człowieka w wyniku oddziaływania elektrycznego, tj. przepływ prądu przez człowieka, jest konsekwencją dotknięcia przez niego 2 punktów obwodu elektrycznego, pomiędzy którymi występuje pewne napięcie. Niebezpieczeństwo takiego dotyku ocenia się, jak wiadomo, na podstawie prądu przepływającego przez ciało człowieka lub napięcia, pod jakim się ono znajduje. Należy zauważyć, że napięcie dotykowe zależy od wielu czynników: obwodu podłączenia osoby do obwodu elektrycznego, napięcia sieciowego, obwodu samej sieci, trybu jej przewodu neutralnego, stopnia izolacji części pod napięciem od ziemi, a także pojemność części pod napięciem względem ziemi itp.

W związku z tym niebezpieczeństwo wskazane powyżej nie jest jednoznaczne: w jednym przypadku włączeniu osoby do obwodu elektrycznego będzie towarzyszył przepływ przez nią małych prądów i nie będzie to bardzo niebezpieczne, w innych przypadkach prądy mogą osiągnąć znaczne; wartości, które mogą prowadzić do śmierci. W artykule zbadano zależność niebezpieczeństwa włączenia człowieka w obwód elektryczny, czyli wartości napięcia dotykowego i prądu przepływającego przez człowieka, od wymienionych czynników.

Zależność tę trzeba znać przy ocenie konkretnej sieci pod kątem warunków bezpieczeństwa, doborze i obliczeniu odpowiednich środków ochronnych, w szczególności uziemienia, uziemienia, wyłączenia ochronnego, urządzeń monitorujących stan izolacji sieci itp.

W takim przypadku we wszystkich przypadkach, z wyjątkiem wyraźnie określonych, założymy, że opór podstawy, na której stoi dana osoba (podłoga, podłoga itp.), A także opór jego butów, jest nieznaczny i dlatego można przyjąć jako równą zeru.

Tak więc najbardziej typowymi schematami podłączenia osoby do obwodu elektrycznego w przypadku przypadkowego dotknięcia przewodów pod napięciem są:

1. Połączenie dwóch przewodów fazowych obwodu,

2. Połączenie między fazą a masą.

Oczywiście w drugim wariancie zakłada się, że dana sieć jest połączona elektrycznie z ziemią na przykład z powodu uziemienia punktu neutralnego źródła prądu, albo ze względu na słabą izolację przewodów względem ziemi, albo z powodu obecność dużej pojemności między nimi.

Dotyk dwufazowy jest uważany za najbardziej niebezpieczny, ponieważ w tym przypadku do ludzkiego ciała przykładane jest liniowe napięcie 380 woltów, a prąd przepływający przez ciało nie zależy od schematu sieci i trybu jej przewodu neutralnego.

Dotknięcia dwufazowe występują bardzo rzadko i kojarzą się głównie z pracą pod napięciem:

Na panelach elektrycznych, zespołach i liniach napowietrznych;

Podczas stosowania wadliwego sprzętu ochrony osobistej;

W urządzeniach z niezabezpieczonymi częściami pod napięciem itp.

Dotyk jednofazowy jest zwykle uważany za mniej niebezpieczny, ponieważ prąd przepływający przez osobę w tym przypadku jest ograniczony wpływem wielu czynników. Ale w praktyce zdarza się to znacznie częściej niż dwufazowo. Dlatego też tematem artykułu jest analiza wyłącznie przypadków dotyku jednofazowego w rozpatrywanych sieciach.

Jeśli dana osoba doznała obrażeń w wyniku porażenia prądem konieczne jest podjęcie działań w celu uwolnienia ofiary od prądu i natychmiastowe rozpoczęcie udzielania mu pierwszej pomocy.

Uwolnij osobę od skutków prądu konieczne tak szybko, jak to możliwe, należy jednak zachować środki ostrożności. Jeśli ofiara znajduje się na wysokości, należy podjąć środki zapobiegające upadkowi.

Dotykanie osoby pod napięciem, jest niebezpieczne, a przy prowadzeniu działań ratowniczych należy bezwzględnie zachować pewne środki ostrożności, aby zapobiec porażeniu prądem osób wykonujących te prace.

Bardzo w prosty sposób uwolnienie ofiary od prądu jest odłączenie instalacji elektrycznej lub jej części, której dotyka osoba. Gdy instalacja jest wyłączona, światło elektryczne może zgasnąć, dlatego w przypadku braku światła dziennego należy mieć przygotowane inne źródło światła - latarnię, świecę itp.

Po wypuszczeniu ofiary z prądu konieczne jest ustalenie stopnia szkody i, stosownie do stanu poszkodowanego, udzielenie mu pomocy medycznej. Jeżeli poszkodowany nie stracił przytomności, należy zapewnić mu odpoczynek, a w przypadku obrażeń lub uszkodzeń (siniaki, złamania, zwichnięcia, oparzenia itp.) należy udzielić mu pierwszej pomocy do czasu przybycia lekarza lub zabrania go do najbliższą placówkę medyczną.

Jeżeli poszkodowany stracił przytomność, ale nadal oddycha, należy go ułożyć płasko i wygodnie na miękkiej pościeli – kocu, ubraniu itp., odpiąć kołnierz, pasek, zdjąć krępującą odzież, oczyścić jamę ustną z krwi , śluzu i zapewnić przepływ świeże powietrze, pozwól mi powąchać amoniak, spryskać wodą, natrzeć i ogrzać ciało.

W przypadku braku oznak życia (w przypadku śmierci klinicznej brak oddechu i tętna, źrenice oczu rozszerzone na skutek niedoboru tlenu w korze mózgowej) lub przerywanego oddychania, ofiara powinna szybko uwolnić ofiarę od odzieży ograniczającej oddychanie, oczyść usta i wykonaj sztuczne oddychanie oraz masaż serca.

Analiza ryzyka obrażeń sprowadza się praktycznie do określenia wartości prądu przepływającego przez ciało człowieka różne warunki w jakich może się znaleźć podczas pracy instalacji elektrycznych, lub napięcia dotykowego. Niebezpieczeństwo obrażeń zależy od wielu czynników: schematu podłączenia osoby do obwodu elektrycznego, napięcia sieciowego, schematu samej sieci, trybu jej przewodu neutralnego, stopnia izolacji części pod napięciem od ziemi, pojemność części pod napięciem względem ziemi itp.

Jakie są obwody umożliwiające podłączenie człowieka do obwodu elektrycznego?

Najbardziej typowe są dwa schematy połączeń: między dwiema fazami sieci elektrycznej, między jedną fazą a ziemią. Ponadto można dotykać uziemionych części nieprzewodzących prądu, które są pod napięciem, a także włączać osobę pod napięciem krokowym.

Co nazywa się punktem neutralnym transformatora (generatora) i jakie są jego tryby pracy?

Punkt połączenia między uzwojeniami transformatora zasilającego (generatora) nazywany jest punktem neutralnym lub neutralnym. Punkt neutralny źródła zasilania można odizolować i uziemić.

Uziemiony to przewód neutralny generatora (transformatora), podłączony do urządzenia uziemiającego bezpośrednio lub poprzez niską rezystancję (na przykład poprzez przekładniki prądowe).

Izolowany jest przewód neutralny generatora lub transformatora, który nie jest podłączony do urządzenia uziemiającego lub jest z nim połączony poprzez dużą rezystancję (urządzenia sygnalizacyjne, pomiarowe, zabezpieczające, dławiki tłumiące łuk uziemiający).

Jaka jest podstawa wyboru trybu neutralnego?

Wyboru schematu sieci, a co za tym idzie trybu neutralnego źródła prądu, dokonuje się w oparciu o wymagania technologiczne i warunki bezpieczeństwa.

Przy napięciach do 1000 V szeroko stosowane są oba schematy sieci trójfazowej: trójprzewodowy z izolowanym punktem neutralnym i czteroprzewodowy z uziemionym punktem neutralnym.

Zgodnie z wymaganiami technologicznymi często preferowana jest sieć czteroprzewodowa, w której wykorzystuje się dwa napięcia robocze - liniowe i fazowe. Zatem z czteroprzewodowej sieci 380 V możliwe jest zasilanie zarówno obciążenia energetycznego - trójfazowego, w tym między przewodami fazowymi przy napięciu liniowym 380 V, jak i obciążenia oświetleniowego, w tym między przewodem fazowym i neutralnym , czyli przy napięciu fazowym 220 V. W tym przypadku instalacja elektryczna staje się znacznie tańsza ze względu na zastosowanie mniejszej liczby transformatorów, mniejszych przekrojów przewodów itp.

Ze względu na warunki bezpieczeństwa wybiera się jedną z dwóch sieci w zależności od sytuacji: zgodnie z warunkami styku przewodu fazowego podczas normalnej pracy sieci bezpieczniejsza jest sieć z izolowanym punktem neutralnym, a w sytuacji awaryjnej sieć z przewodem fazowym uziemiony punkt neutralny jest bezpieczniejszy. Dlatego też zaleca się stosowanie sieci z izolowanym punktem neutralnym, gdy możliwe jest utrzymanie wysokiego poziomu izolacji sieci i gdy przepustowość sieci względem masy jest niewielka. Mogą to być sieci cienko rozgałęzione, które nie są narażone na działanie agresywnych środowisk i znajdują się pod stałym nadzorem wykwalifikowanego personelu. Przykładami są sieci małych przedsiębiorstw i instalacje mobilne.

Sieci z uziemionym punktem neutralnym stosuje się tam, gdzie nie można zapewnić dobrej izolacji instalacji elektrycznych (ze względu na dużą wilgotność, agresywne środowisko itp.) lub gdy nie można szybko znaleźć i wyeliminować uszkodzeń izolacji, gdy prądy pojemnościowe sieci, na skutek do jego znacznego rozgałęzienia, osiągają duże wartości zagrażające życiu człowieka. Do takich sieci zaliczają się sieci o dużych rozmiarach przedsiębiorstw przemysłowych, dystrybucja miejska itp.

Istniejąca opinia o wyższym stopniu niezawodności sieci z izolowanym punktem neutralnym nie jest dostatecznie uzasadniona.

Dane statystyczne wskazują, że pod względem niezawodności działania obie sieci są niemal identyczne.

Przy napięciach powyżej 1000 V do 35 kV sieci ze względów technologicznych posiadają przewód neutralny izolowany, a powyżej 35 kV przewód neutralny uziemiony.

Ponieważ takie sieci mają dużą pojemność przewodu w stosunku do ziemi, równie niebezpieczne jest dla osoby dotknięcie przewodu sieciowego z izolowanym lub uziemionym przewodem neutralnym. Dlatego ze względów bezpieczeństwa nie wybiera się trybu neutralnego sieci powyżej 1000 V.

Jakie są zagrożenia związane z dotykiem dwufazowym?

Przez dotyk dwufazowy rozumiemy jednoczesne dotknięcie dwóch faz instalacji elektrycznej będącej pod napięciem (rys. 1).

Ryż. 1. Schemat dwufazowego kontaktu człowieka z siecią prądu przemiennego

Dotyk dwufazowy jest bardziej niebezpieczny. Przy dwufazowym dotyku prąd przepływający przez ciało ludzkie jedną z najbardziej niebezpiecznych ścieżek dla ciała (ręka w rękę) będzie zależał od napięcia przyłożonego do ciała ludzkiego, równego napięciu liniowemu sieci , a także na opór ludzkiego ciała:

• U l - napięcie liniowe, tj. napięcie między przewodami fazowymi sieci;
• R osoba - opór organizmu ludzkiego.

W sieci o napięciu liniowym U l = 380 V i rezystancji ciała ludzkiego R osoba = 1000 omów prąd przepływający przez ciało ludzkie będzie równy:

Prąd ten jest zabójczy dla człowieka. Przy dwufazowym dotyku prąd przepływający przez ludzkie ciało jest praktycznie niezależny od trybu neutralnego sieci. W związku z tym styk dwufazowy jest równie niebezpieczny zarówno w sieci z izolowanym, jak i uziemionym punktem neutralnym (pod warunkiem, że napięcia liniowe tych sieci są równe).

Przypadki dotknięcia przez człowieka dwóch faz są stosunkowo rzadkie.

Czym charakteryzuje się dotyk jednofazowy?

Dotykanie jednofazowe polega na dotykaniu jednej fazy instalacji elektrycznej, która jest pod napięciem.

Występuje wielokrotnie częściej niż dotyk dwufazowy, ale jest mniej niebezpieczny, ponieważ napięcie, pod którym znajduje się dana osoba, nie przekracza napięcia fazowego. W związku z tym prąd przepływający przez ludzkie ciało jest również mniejszy. Ponadto na prąd ten duży wpływ ma tryb neutralny źródła prądu, rezystancja izolacji przewodów sieciowych względem ziemi, rezystancja podłogi (lub podstawy), na której stoi osoba, rezystancja jego butów i kilka innych czynników.

Jakie jest niebezpieczeństwo kontaktu jednofazowego w sieci z uziemionym punktem neutralnym?

Ryż. 2. Schemat osoby dotykającej jednej fazy sieci trójfazowej z uziemionym punktem neutralnym

W sieci z uziemionym punktem neutralnym (ryc. 2) obwód prądu przechodzący przez ciało człowieka obejmuje rezystancję ciała człowieka, jego butów, podłogi (lub podstawy), na której stoi osoba, a także rezystancję uziemienia neutralnego źródła prądu. Uwzględniając wskazane rezystancje, prąd przepływający przez ciało człowieka wyznacza się ze wzoru:

• U f - napięcie fazowe sieci, V;
• R osoba - rezystancja ciała ludzkiego, Ohm;
• R rev - opór butów danej osoby, Ohm;
• R p - opór podłogi (podstawy), na której stoi osoba, Ohm;
• R o - rezystancja uziemienia przewodu neutralnego źródła prądu, Ohm.

W najbardziej niesprzyjających warunkach (osoba, która dotknęła fazy, ma na nogach przewodzące buty - wilgotne lub wyłożone metalowymi gwoździami, stoi na wilgotnym podłożu lub na podłożu przewodzącym - metalowej podłodze, na uziemionej konstrukcji metalowej), tj. gdy R rev = 0 i R p = 0, równanie przyjmuje postać:

Ponieważ opór neutralny Ro jest zwykle wielokrotnie mniejszy niż opór ludzkiego ciała, można go pominąć. Następnie

Jednak w tych warunkach kontakt jednofazowy, pomimo mniejszego prądu, jest bardzo niebezpieczny. Zatem w sieci o napięciu fazowym U f = 220 V przy R osoba = 1000 Ohm prąd przepływający przez ciało ludzkie będzie miał wartość:

Taki prąd jest zabójczy dla człowieka.

Jeśli dana osoba nosi nieprzewodzące buty (takie jak gumowe kalosze) i stoi na izolującej powierzchni (takiej jak drewniana podłoga), wówczas

• 45 000 - rezystancja butów danej osoby, Ohm;
• 100 000 - rezystancja podłogi, Ohm.

Prąd o takiej sile nie jest niebezpieczny dla ludzi.

Z powyższych danych jasno wynika, że ​​dla bezpieczeństwa osób pracujących przy instalacjach elektrycznych bardzo ważne mieć izolujące podłogi i nieprzewodzące obuwie.

Jakie są cechy dotyku jednofazowego w sieci z izolowanym punktem neutralnym?

W sieci z izolowanym punktem neutralnym (rys. 3) prąd przepływający przez ciało człowieka do ziemi powraca do źródła prądu poprzez izolację przewodów sieci, która w dobrym stanie ma dużą rezystancję.

Uwzględniając opór buta R dookoła i podłogi lub podstawy R p, na którym stoi człowiek, połączony szeregowo z oporem ciała ludzkiego R person, prąd przepływający przez ciało człowieka wyznacza się równaniem:

gdzie R jest rezystancją izolacji jednej fazy sieci względem ziemi, w omach.

Ryż. 3. Schemat osoby dotykającej jednej fazy sieci trójfazowej z izolowanym punktem neutralnym

W najbardziej niekorzystnym przypadku, gdy dana osoba ma przewodzące buty i stoi na przewodzącej podłodze, czyli gdy R ob = 0 i R p = 0, równanie zostanie znacznie uproszczone:

W tym przypadku w sieci o napięciu fazowym U f = 220 V i rezystancji izolacji fazowej R = 90 000 omów przy R osoba = 1000 omów, prąd przepływający przez osobę będzie równy:

Prąd ten jest znacznie mniejszy niż prąd (220 mA), który obliczyliśmy dla przypadku styku jednofazowego w podobnych warunkach, ale w sieci z uziemionym punktem neutralnym. Decyduje o tym głównie rezystancja izolacji przewodów względem ziemi.

Która sieć jest bezpieczniejsza – z izolowanym lub uziemionym punktem neutralnym?

Przy wszystkich innych czynnikach kontakt człowieka z jedną fazą sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczny niż w sieci z uziemionym punktem neutralnym. Jednak wniosek ten jest ważny tylko dla normalnych (bezawaryjnych) warunków pracy sieci, przy niewielkiej przepustowości względem gruntu.

W razie wypadku, gdy jedna z faz zostanie zwarta do masy, bardziej niebezpieczna może okazać się sieć z izolowanym punktem neutralnym. Wyjaśnia to fakt, że podczas takiego wypadku w sieci z izolowanym punktem neutralnym napięcie nieuszkodzonej fazy względem ziemi może wzrosnąć z fazy do liniowej, natomiast w sieci z uziemionym punktem neutralnym wzrost napięcia będzie nieznaczny .

Jednak współczesne sieci elektryczne, ze względu na swoje rozgałęzienia i znaczną długość, tworzą dużą przewodność pojemnościową pomiędzy fazą a ziemią. W takim przypadku niebezpieczeństwo dotknięcia przez osobę jednej i dwóch faz jest prawie takie samo. Każde z tych dotknięć jest bardzo niebezpieczne, gdyż prąd przepływający przez ciało człowieka osiąga bardzo duże wartości.

Co to jest napięcie kroku?

Przez napięcie krokowe rozumie się napięcie między dwoma punktami obwodu prądowego, oddalonymi od siebie o krok, na których jednocześnie stoi osoba. Rozmiar stopnia zwykle przyjmuje się jako 0,8 m.

W przypadku niektórych zwierząt (konie, krowy) wielkość napięcia krokowego jest większa niż u ludzi, a ścieżka prądu obejmuje klatkę piersiową. Z tych powodów są one bardziej podatne na obrażenia spowodowane napięciem krokowym.

Napięcie krokowe występuje wokół punktu, w którym prąd przepływa z uszkodzonej instalacji elektrycznej do ziemi. Największa wartość będzie w pobliżu punktu przejścia, a najmniejsza w odległości większej niż 20 m, czyli poza granicami ograniczającymi pole rozpływu się prądu w gruncie.

W odległości 1 m od elektrody uziemiającej spadek napięcia wynosi 68% całkowitego napięcia, w odległości 10 m - 92%, w odległości 20 m potencjały punktów są na tyle małe, że mogą praktycznie równa zeru.

Takie punkty na powierzchni gleby uznawane są za znajdujące się poza obecną strefą rozprzestrzeniania się i nazywane są „gruntem”.

Niebezpieczeństwo stresu związanego z chodzeniem wzrasta, jeśli osoba na niego narażona upadnie. A potem napięcie kroku wzrasta, ponieważ ścieżka prądu nie przechodzi już przez nogi, ale przez całe ciało.

Przypadki obrażeń ludzi na skutek stresu podczas stepowania są stosunkowo rzadkie. Mogą one wystąpić np. w pobliżu opadłego na ziemię przewodu (w takich momentach nie należy spuszczać ludzi i zwierząt na ziemię do czasu odłączenia przewodu). bliskie kwatery do miejsca, w którym drut opada). Najbardziej niebezpieczne napięcia krokowe powstają w przypadku uderzenia pioruna.

Znajdując się w strefie napięcia krokowego należy je stopniowo pozostawiać w kierunku przeciwnym do miejsca podejrzewanego doziemienia, a w szczególności do przewodu leżącego na ziemi.

Istnieć różne schematy włączenie osoby do obwodu prądu elektrycznego:

Dotyk jednofazowy – dotknięcie przewodu jednej fazy czynnej instalacji elektrycznej;

Dotknięcie dwufazowe – jednoczesne dotknięcie przewodów dwóch faz istniejącej instalacji elektrycznej;

Dotykanie nieprzewodzących prądu części instalacji elektrycznych, które znajdują się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji;

Załączenie napięcia krokowego polega na włączeniu pomiędzy dwoma punktami uziemienia (gruntu), które znajdują się pod różnymi potencjałami.

Rozważmy najbardziej typowe schematy podłączenia osoby do obwodu prądu elektrycznego.

Styk jednofazowy w sieci z solidnie uziemionym punktem neutralnym. Prąd przepływający przez ciało człowieka ( ja godz) przy dotknięciu jednofazowym (rys. 6) zamknie się w obwodzie: faza L 3 – ciało ludzkie – podstawa (podłoga) – przewód uziemiający – przewód neutralny (punkt zerowy).

Ryż. 6. Schemat dotyku jednofazowego w sieci

z solidnie uziemionym punktem neutralnym

Zgodnie z prawem Ohma: ,

Gdzie R o – rezystancja uziemienia neutralnego,

R podstawa - rezystancja podstawy.

Jeśli podstawa (podłoga) przewodzi, to R podstawa ≈ 0

Biorąc pod uwagę fakt, że R O” R godz, To

Uch = U F

Taki dotyk jest niezwykle niebezpieczny.

Dotyk jednofazowy w sieci z izolowanym punktem neutralnym. Prąd płynący przez ciało człowieka (rys. 7) będzie zamknięty w obwodach: fazowym L 3 – ciało ludzkie – podłoga i następnie wraca do sieci poprzez izolację fazową L 2 i L 1, tj. wówczas prąd płynie po obwodach: separacja faz L 2 - faza L 2 - neutralny (punkt zerowy) i separacja faz L 1 - faza L 1 – neutralny (punkt zerowy). Zatem w obwodzie prądowym przepływającym przez ciało ludzkie izolacje fazowe są z nim połączone szeregowo L 2 i L 1 .

Ryż. 7. Schemat dotyku jednofazowego w sieci

z izolowanym punktem neutralnym

Rezystancja izolacji fazowej Z ma aktywny ( R) i elementy pojemnościowe ( Z).

R– charakteryzuje niedoskonałości izolacji, tj. zdolność izolacji do przewodzenia prądu, chociaż znacznie gorsza niż metale;

Z– pojemność fazy względem masy jest określona przez wymiary geometryczne wyimaginowanego kondensatora, którego „płytkami” są fazy i masa.

Na R 1 = R 2 = R 3 = R f i Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z Prąd F przepływający przez ciało człowieka:

Gdzie Z- całkowita rezystancja izolacji przewodu fazowego względem ziemi.

Jeśli pojemność fazowa zostanie zaniedbana Z f = 0 (krótkie sieci lotnicze), wówczas:

z czego wynika, że ​​wielkość prądu zależy nie tylko od rezystancji człowieka, ale także od rezystancji izolacji przewodu fazowego względem ziemi.

Jeśli na przykład R 1 = R 2 = R Zatem 3 = 3000 omów

; Uch= 0,0111000 = 110 V

Dotyk dwufazowy. Przy dotyku dwufazowym (ryc. 8), niezależnie od trybu neutralnego, osoba będzie pod napięciem sieciowym U l i zgodnie z prawem Ohma:

Na U l =380 V: I= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.

Ryż. 8. Schemat dwufazowego dotyku człowieka

Dotyk dwufazowy jest niezwykle niebezpieczny, takie przypadki są stosunkowo rzadkie i są z reguły skutkiem pracy pod napięciem w instalacjach elektrycznych do 1000 V, co stanowi naruszenie zasad i instrukcji.

Dotknięcie metalowego ciała pod napięciem. Dotknięcie korpusu instalacji elektrycznej (rys. 9), w którym faza ( L 3) zamknięte przy ciele, co jest równoznaczne z dotknięciem samej fazy. Dlatego omówione wcześniej analizy i wnioski dla przypadków styków jednofazowych mają pełne zastosowanie w przypadku zwarcia doziemnego.

Ryż. 9. Schemat osoby dotykającej metalu

ciało pod napięciem

Wszystkie przypadki porażenia prądem elektrycznym są konsekwencją dotknięcia co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, pomiędzy którymi występuje różnica potencjałów. Niebezpieczeństwo takiego kontaktu zależy w dużej mierze od charakterystyki sieci elektrycznej i sposobu podłączenia do niej osoby. Określając godzinny prąd przepływający przez osobę, biorąc pod uwagę te czynniki, można dobrać odpowiednie środki ochronne, aby zmniejszyć ryzyko obrażeń.

Dwufazowe włączenie osoby do obwodu prądowego (ryc. 8.1, a). Występuje dość rzadko, ale jest bardziej niebezpieczny w porównaniu z jednofazowym, ponieważ do ciała przykładane jest najwyższe napięcie w danej sieci - liniowe, a siła prądu A przepływającego przez osobę nie zależy od sieci schemat, tryb jego neutralności i inne czynniki, tj.

I = Ul/Rch = v 3Uph/Rch,

gdzie Uл i Uф są napięciem liniowym i fazowym, V; Rch to rezystancja ciała ludzkiego, Ohm (zgodnie z przepisami dotyczącymi instalacji elektrycznej, w obliczeniach Rch przyjmuje się jako 1000 omów).

Przypadki kontaktu dwufazowego mogą wystąpić podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi bez odłączania napięcia, np. podczas wymiany przepalonego bezpiecznika na wejściu do budynku, używania rękawic dielektrycznych z gumowymi przerwami, podłączania kabla do niezabezpieczonych zacisków transformatora spawalniczego itp.

Przełączanie jednofazowe. Na prąd przepływający przez człowieka wpływają różne czynniki, co zmniejsza ryzyko obrażeń w porównaniu z dotykiem dwufazowym.

Ryż. 1. Schematy możliwego podłączenia osoby do sieci prądu trójfazowego: a - dotyk dwufazowy; b-- jednofazowy dotknąć w sieci z uziemionym punktem neutralnym; c - dotyk jednofazowy w sieci z izolowanym punktem neutralnym

W jednofazowej sieci dwuprzewodowej, odizolowanej od ziemi, natężenie prądu A, przechodzące przez osobę, przy równej rezystancji izolacji przewodów względem ziemi r1 = r2 = r, określa się ze wzoru

Ich = U/(2Rch + r),

Gdzie U- napięcie sieci, V; r - rezystancja izolacji, Ohm.

W sieci trójprzewodowej z izolowanym przewodem neutralnym, przy r1 = r2 = r3 = r, prąd przepłynie od punktu styku przez ciało ludzkie, buty, podłogę i niedoskonałą izolację do innych faz (ryc. 8.1, b) . Następnie

Ich = Up/(Ro + r/3),

gdzie Ro to całkowity opór, Ohm; RO = Rch + Rop + Rp; Rob - opór buta, cm: dla butów gumowych Rob? 50 000 omów; Rn - rezystancja podłogi, Ohm: dla suchej podłogi drewnianej, Rп = 60 000 Ohm; g - rezystancja izolacji przewodu, Ohm (wg PUE musi ona wynosić co najmniej 0,5 MOhm na fazę odcinka sieci o napięciu do 1000 V).

W trójfazowych sieciach czteroprzewodowych prąd przepływa przez osobę, jego buty, podłogę, uziemienie źródła neutralnego i przewód neutralny (ryc. 8.1, c). Aktualna siła, A, przechodząca przez osobę,

Ich=Uph(Ro + Rn),

gdzie RH jest rezystancją uziemienia neutralnego, Ohm. Pomijając opór RH, otrzymujemy:

W przedsiębiorstwach Rolnictwo Stosowane są głównie czteroprzewodowe sieci elektryczne z solidnie uziemionym punktem neutralnym o napięciu do 1000 V. Ich zaletą jest to, że można w nich uzyskać dwa napięcia robocze: liniowe Ul = 380 V i fazowe Uph = 220 V. Takie sieci. nie podlegają wysokim wymaganiom jakościowym izolacji przewodów i stosowane są w sieciach silnie rozgałęzionych. Nieco rzadziej stosowana jest sieć trójprzewodowa z izolowanym przewodem neutralnym przy napięciach do 1000 V - bezpieczniej jest, jeśli rezystancja izolacji przewodów jest utrzymywana na wysokim poziomie.

Napięcie dotykowe. Dochodzi do niego na skutek dotknięcia instalacji elektrycznych pod napięciem lub metalowych części sprzętu.

Jeżeli prąd elektryczny przepływa przez pręt uziemiający zanurzony w ziemi tak, że jego górny koniec znajduje się na poziomie gruntu, wówczas napięcie dotykowe V,

gdzie I3 to prąd zwarcia doziemnego, A; c – rezystywność podłoża (gruntu, podłogi itp.), na którym znajduje się osoba, Ohm*m; l i d - długość i średnica elektrody uziemiającej, m; x -- odległość człowieka od środka elektrody uziemiającej, m; a jest współczynnikiem napięcia dotykowego.

b = Rch/(Rch + Rob + Rn) = Rch/Ro.

Pomijając opór buta (gdy jest mokry lub w jego braku) możemy napisać dla następujących przypadków:

podeszwy stóp są odsunięte od siebie na odległość jednego kroku

b=1/(1 + 1,5 s/Rh);

stopy są blisko

b=1/(1 + 2s/Rh).

Napięcie krokowe. Jest to napięcie Ush na ciele człowieka, gdy nogi są ustawione w punktach pola rozpływania się prądu od elektrody uziemiającej lub z drutu, który spadł na ziemię, w miejscu, w którym znajdują się stopy, gdy osoba idzie w kierunku elektrody masowej (drutu) lub od niej (rys. 8.2).

Jeżeli jedna noga znajduje się w odległości x od środka elektrody uziemiającej, to druga jest w odległości x + a, gdzie a jest długością kroku. Zwykle w obliczeniach przyjmujemy a = 0,8 m.

Maksymalne napięcie w tym przypadku występuje w punkcie, w którym prąd zbliża się do masy, a w miarę oddalania się od niego maleje zgodnie z prawem hiperboli. Zakłada się, że w odległości 20 m od miejsca zwarcia potencjał ziemi wynosi zero.

Napięcie krokowe, V,

Ryż. 2.

Już przy niewielkim napięciu krokowym (50...80 V) może dojść do mimowolnego, konwulsyjnego skurczu mięśni nóg, w efekcie czego osoba upadnie na ziemię. Jednocześnie dotyka ziemi dłońmi i stopami, których odległość jest większa niż długość kroku, przez co wzrasta efektywne napięcie. Ponadto w tej pozycji osoby powstaje nowa ścieżka przepływu prądu, wpływająca na ważne narządy. Stwarza to realne zagrożenie śmiertelnymi obrażeniami. Wraz ze zmniejszaniem się długości kroku napięcie krokowe maleje. Dlatego, aby wydostać się ze strefy napięcia krokowego, należy poruszać się skacząc na jednej nodze lub na dwóch zamkniętych nogach lub w możliwie krótkich krokach (w tym drugim przypadku za dopuszczalne uważa się napięcie nie większe niż 40 V) ).

Wielu z nas pamięta z dzieciństwa, że ​​goły, zerwany drut, który spadł na ziemię, jest bardzo niebezpieczny. Pamiętam różne pełne pasji twarze na temat mokrej pogody i nieszczęsnych ofiar, które nawet nie miały „szczęścia” dotknięcia metalu pod napięciem, który spowodował ich obrażenia. Udało im się jedynie przejechać niebezpiecznie blisko uszkodzonej linii – i to okazało się więcej niż wystarczające.

Czym jednak jest to zjawisko, dzięki któremu drut leżący „niewinnie” na boku staje się śmiertelnym zagrożeniem? Każdy wie, że porażenie prądem elektrycznym może być spowodowane jedynie przez przepływ prądu elektrycznego przez jego ciało. A prąd elektryczny potrzebuje wolnej ścieżki. Potrzebujesz co najmniej dwóch punktów przyłożenia na ciele kogoś, kto ma pecha: jeden z nich to faza, z której może pochodzić prąd, a drugi to zero, gdzie może swobodnie przepływać.

Ale przepraszam, co to jest „faza”? No cóż, „zero” jest jeszcze jasne, ale skąd bierze się „faza”, jeśli człowiek spokojnie chodzi po ziemi i nawet nie dotyka żadnych przewodów? Wydaje się, że nic takiego nie istnieje – po prostu mokra gleba. Na przykład ścieżka. No tak, przerwany przewód fazowy leży niedaleko w krzakach. Ale jest on zwarty bezpośrednio z ziemią - w obwodzie nie ma chodzącego pieszego i prąd nie powinien przez niego płynąć. Ale tak to właśnie wygląda.

Nie byłoby się czego bać, gdyby ziemia była doskonałym przewodnikiem o oporności zbliżonej do rezystancji metalu. Wtedy zerwanie przewodu i upadek na ziemię spowodowałoby banalne zwarcie.

Zadziałałoby zabezpieczenie nadprądowe lub przerwany przewód uległby spaleniu, ale w każdym razie nie trwałoby to długo. Ale w rzeczywistości oporność elektryczna gleby wynosi co najmniej 60 omów*m, a najczęściej więcej, nawet jeśli pogoda jest wilgotna i pada deszcz. Dlatego też, gdy przewód ulegnie przerwaniu i zostanie zwarty do masy, po prostu powstaje nowy obwód dla prądu elektrycznego: przewód fazowy - masa - uziemiony punkt neutralny transformatora.

Ze względu na niezbyt wysoką przewodność ziemi, prąd musi ciężko pracować, aby przejść przez ten obwód, ale nie ma opcji. Tok „chętnie skorzystałby” z jakiejś innej, „równoległej drogi”, która pozwoliłaby mu skrócić drogę. A taka droga może stać się ciałem pieszego.

Z naukowego punktu widzenia, przy jedynej znaczącej rezystancji obwodu przewód-ziemia-neutralny - mokrej glebie - następuje spadek napięcia (zmiana potencjału elektrycznego) od 220 woltów w pobliżu opadającego drutu do zera w punkcie neutralnym transformatora.

Spadek ten zachodzi nieliniowo, ale istota sprowadza się do tego, że im bliżej przewodu, tym szybciej rośnie potencjał masy. Oznacza to, że im bliżej punktu załamania, tym większa jest różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami powierzchniowymi znajdującymi się w pewnej odległości. A nieszczęsny przechodzień może stanąć jedną nogą na pierwszym z tych punktów, a drugą na drugim. W tym przypadku oczywiście przejmie powstałą różnicę potencjałów i może się okazać, że jest to prawie całe napięcie fazowe, jeśli drut jest blisko.

Oczywiście tam, gdzie pojawi się napięcie, prąd nie będzie długo napływał. To wszystko. Zanim zdaje sobie sprawę z powagi swojej sytuacji, przechodzień zostaje porażony prądem, który może zakończyć się śmiercią.

Napięcie pojawiające się w takich przypadkach między stopami nazywane jest „naprężeniem przy kroku” lub „naprężeniem przy kroku” i istnieją pewne środki, aby temu zaradzić.

Najbardziej niezawodnym z tych środków jest wyrównywanie potencjałów. W takim przypadku obszar powierzchni ziemi, w którym możliwy jest wypadek z zwarciem fazowym do ziemi, jest wyposażony w siatkę uziemionych przewodów ułożonych bezpośrednio pod powierzchnią.

Działa to bardzo prosto: potencjał przewodnika we wszystkich punktach jest zawsze taki sam, więc będąc na takiej siatce po prostu nie da się dostać pod napięcie. Wyrównanie potencjału odbywa się na obszarze otwartych urządzeń rozdzielczych (OSD) oraz w innych potencjalnie niebezpiecznych miejscach.

Niestety nie da się wyposażyć każdego wspornika linii elektroenergetycznej w siatkę wyrównującą potencjał. Dlatego każda osoba, nawet nie będąca elektrykiem, powinna zachować czujność: zwracać uwagę na stan otaczających Cię linii energetycznych, szczególnie podczas deszczowej pogody. Zwróć uwagę na swoje odczucia: jeśli podczas chodzenia jesteś „uszczypnięty” lub nawet „wstrząśnięty”, jest to dość pewny znak wpływu napięcia kroku.

Uświadomiwszy sobie, że znajdujesz się w strefie możliwego wpływu napięcia krokowego, musisz spróbować się z niego wydostać. Ale musisz to zrobić gęsim krokiem - umieszczając piętę nogi, po której idziesz, na czubku nogi, na której stoisz. Dzięki temu podczas chodzenia obie nogi będą praktycznie w tym samym punkcie o tym samym potencjale elektrycznym – pomiędzy nimi nie powstanie żadne napięcie.