3.4.6. Ситуационный анализ поражения током

Наиболее характерны два случая замыкания цепи тока через тело человека: когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается одного провода. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением, а вторую - однофазным.

Типы электрических сетей

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) разрешены 4 вида электрических сетей:

1. С изолированной нейтралью

1) напряжением до 1000 В;

2) напряжением свыше 1000 В;

2. с глухозаземленной нейтралью

1)до 1000В;

2)свыше 1000В.

На значение тока большое влияние оказывает режим нейтрали сети, сопротивление изоляции проводов относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, и некоторые другие факторы.

3.4.6.1. Двухфазное прикосновение

Рис. 6. Схема прохождения тока через тело человека при двухфазном

прикосновении: а - общая схема; б - векторная диаграмма напряжений фаз относительно земли

Ток, проходящий через тело человека в этом случае не зависит от режима нейтрали и будет равен

, (3.1)

где U_л - линейное напряжение;

U_ф - фазное напряжение;

R_h - сопротивление тела человека.

Двухфазное прикосновение считается наиболее опасным, поскольку человек оказывается под линейным напряжением, которое в раз больше фазного.

3.4.6.2. Однофазное прикосновение а. Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью

Рис. 7. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном

прикосновении с заземленной нейтралью

Ток, проходящий через тело человека, будет равен

, (3.2)

где r_н 4Ом - сопротивление заземления нейтрали.

r_п, r_об, r_од - сопротивление пола, обуви, одежды.

Б. Однофазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью

Рис. 8. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью

В сетях с изолированной нейтралью условия электробезопасности определяются сопротивлениями изоляции и емкостью относительно земли. Ток, проходящий через тело человека:

, (3.3)

Если емкость проводов относительно земли мала, т.е. С_ф—>0, что обычно бывает в воздушных сетях небольшой протяженности, то ток через тело человека будет равен

, (3.4)

где R_ф – сопротивление изоляции фазы.

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т.е. R_ф, что обычно бывает в кабельных сетях, то сила тока через человека будет равна

, (3.5)

где Х_с = 1/С; Ом – емкостное сопротивление;  - угловая частота, рад/с.

Таким образом, при содержании параметров сети R_ф и С_ф на соответствующем нормам уровне можно добиться обеспечения электробезопасных условий эксплуатации сети. Поэтому при эксплуатации электрических сетей, работающих в режиме изолированной нейтрали, особое значение имеет контроль изоляции. По требованию безопасности R_из  0,5 МОм.

Приведенные формулы справедливы для работы установок в нормальном режиме (т.е. при сохранении нормативных значений сопротивления изоляции). В аварийных ситуациях человек попадает под действие линейного напряжения (при неисправности изоляции фаз). К аварийным режимам относятся режимы, для которых характерно следующее:

1) происходит случайное электрическое соединение частей электроустановки, находящихся под напряжением, с землей или заземленными конструкциями;

2) появление напряжения на нетоковедущих частях оборудования.

В первом случае возникает явление стекания тока на землю:

Рис. 9. Распределение потенциала по поверхности земли при стекании тока

на землю

Потенциал токоведущей части падает до потенциала ₃, где ₃ = J₃ * r₃; J₃-ток замыкания; r₃ - сопротивление цепи в точке заземления.

Далее потенциал начинает снижаться. (На расстоянии 20 м  ≈ 0).

В связи с этим возникают следующие понятия:

1). Напряжение прикосновения - напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Рис.10. Схема возникновения напряжения прикосновения

U_пр. = ₃ -  = ₃ * (1 - /₃) = ₃ * α; 0 < α  1. (3.6)

2). Напряжение шага - разность потенциалов между точками цепи тока, находящихся на расстоянии шага а (а = 0,8м).

, (3.7)

где β - коэффициент шагового напряжения.

Напряжение шага зависит от потенциала замыкания и свойств грунта (удельного сопротивления грунта).

Рис. 11. Схема возникновения шагового напряжения