4. Аналіз небезпеки враження струмом при різних електромережах

Аналіз небезпеки доторкання до струмопровідних частин базується на визначенні струму, який протікатиме через людину при різних варіантах потрапляння її під напругу внаслідок дотику до струмоведучих частин електромереж, неструмоведучих частин електроустановок, котрі опинились під напругою при пошкодженні ізоляції, або внаслідок опинення під кроковою напругою, а також до оцінки впливу різних чинників та параметрів мережі на небезпеку враження.

Електричний струм буває постійним і змінним. Мережі змінного струму бувають однофазні і трифазні. За режимом нейтралі трансформатора або генератора трифазні мережі можуть бути з ізольованою і глухозаземленою нейтраллю. Ізольованою називають нейтраль, ізольовану від заземлювального пристрою або приєднану до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки). Глухозаземленою називають нейтраль, приєднану до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором (трансформатори струму). Дотик людини може бути одно - і двополюсним в однофазних мережах, одно - і двофазним в трифазних мережах.

4.1. Однофазні мережі

Однофазні мережі можуть бути ізольованими від землі, мати заземлений полюс або середню точку.

При однополюсному дотику до провідника ізольованої від землі мережі людина виявляється під’єднаною до другого провідника через опір розтіканню струму:

, (1)

де U – напруга, В;

R_л – опір тіла людини, Ом;

r – (опір розтікання струму) опір ізоляції провідників, Ом.

При двополюсному дотику:

, (2)

Дотик людини до фазного провідника мережі із заземленим полюсом зумовлює протікання струму:

, (3)

де R₀ – опір заземлення полюса, Ом.

Так як опір заземлення полюса R₀<<R_л (R₀<10 Ом), то умови враження людини будуть такими самими як в двополюсному дотику.

4.2. Трифазні мережі з ізольованою нейтраллю

В загальному випадку струм, що протікає при дотику до одного з фазних проводів справної мережі:

, (4)

де Z – комплексний опір фазних провідників відносно землі, Ом.

Примітки:

, (4а)

де f –частота мережі, Гц;

r – oпір розтікання струму (опір ізоляції), Ом;

C – ємнісний опір мережі.

Рисунок 2 - Схема однофазного включення людини в мережу трифазного струму з ізольованою нейтраллю

В коротких електричних мережах ємність проводів мала С0 і вираз сили струму спрощується:

, (4б)

Таким чином сила струму при однофазному дотику в основному залежатиме від стану мережі.

При двофазному дотику людина потрапляє під лінійну напругу:

, (5)

Практично такий самий струм протікатиме через людину при доторканні до однієї з фаз при аварійному стані мережі (одна із фаз має пробій на землю).

4.3. Трифазні мережі з глухозаземленою нейтраллю

При однофазному включенні в мережу із заземленою нейтраллю людина попадає під фазну напругу і величина струму визначається опором людини R_л, опором взуття R_ВЗ і підлоги R_П та опором заземлення нейтралі R_О.:

, (6)

Рисунок 3 - Схема однофазного включення людини в трифазну мережу з глухозаземленою нейтраллю

В аварійному режимі відбувається перерозподіл фаз і людина опиняється під напругою U_ф<U <U_лін .

При двофазному дотику людина опиняється під лінійною напругою, як і в мережах з ізольованою нейтраллю.

Аналіз різних випадків дотику людини до проводів трифазних мереж показує:

найменш небезпечним є однофазний дотик до провода справної мережі з ізольованою нейтраллю;

при замиканні однієї з фаз на землю небезпека однофазного дотику до справної фази зростає, особливо в мережі з ізольованою нейтраллю;

найбільш небезпечним є двофазний дотик.