Умови ураження людини електричним струмом

1. Небезпека трьохфазних електричних мереж з ізольованою нейтраллю .

Провідники електричних мереж відносно землі мають ємність та активний опір - опір розтікання , рівний опору ізоляції та шляху струму в землю . Загалом дія ємності та опори розтікання різні . З метою спрощення аналізу припускаємо, що вони рівні, тобто Са = Сb = Сс = С , та Va = Vb = Rc = r .

Дотик людини до одного з фазових проводів (однофазовий дотик ) справної мережі .

При такому дотику провідність цього провідника відносно землі зменшується і відбувається зміщення нейтралі тобто перекос фаз. Струм , проходить через тіло людини виражається залежністю:

;

де Uф – фазова напруга мережі ,В ;

Z – комплексний опір фазового провідника відносно землі.

;

де w - 2πf – кутова частота мережі ;

f - частота струму .

У випадку коротких електричних мереж ( при малих ємностях фазових проводів відносно землі (≈0) вираз для значення сили струму через людину запишеться так :

При двофазового дотику людина потрапляє під лінійну напругу і струм через людину визначається виразом :

де Uл – лінійна напруга мережі .

.

В аварійному режимі роботи мережі за умови замикання однієї із фаз на землю струм , котрий проходить через людину і доторкнувшись до справжньої фази , виражається залежністю .

де Uл – лінійна напруга .

Rk – опір короткого замикання, Ом .

2. Небезпека трифазових електричних мереж з глухо заземленою нейтраллю

Трифазові електричні мережі з глухо заземленою нейтраллю мають малий опір між нейтраллю та землею . Напруга будь якої фази справної мережі відносно землі дорівнює фазовій напрузі . Струм через людину при однофазовому дотику визначається за виразом :

де Rം - опір робочого заземлення нейтралі , якщо Rം «10 Ом то ним можна знехтувати .

При двофазному дотику людини опиняється під лінійною напругою, як і в мережах з ізольованою нейтраллю :

В аварійному режимі, коли одна з фаз мережі замкнена на землю, відбувається перерозподіл напруги, і напруга фаз відносно землі відрізняється від фазової напруги мережі. Доторкнувшись до справної фази, людина опиняється під напругою U'л, котра більша, ніж фазова, але менша ніж лінійна .

Напруга дотику – це напруга між двома точками ланки струму, котрих одночасно торкається людина . Чисельно вона дорівнює різниці потенціалів кожуха φк та точок грунту, в котрих знаходяться ноги чоловіка φн ,тобто

, або

Uдот = Uзd

Величина  – називають коефіцієнт напруги дотику .В межах зони розтікання струму d<1, а за межами цієї зони  = 1 .

Напруга дотику зростає зі збільшенням відстані від заземлювача.

Ⅰ- потенційна крива ; Ⅱ- крива, що характеризує зміну напруги дотику Uпр зміні відстані від заземлювача .

Крокова напруга – це напруга між двома точками ланки струму, котрі знаходяться одна від одної на віддалі кроку і на котрих одночасно стоїть людина .

Чисельно крокова напруга дорівнює різниці потенціалів точок на котрих знаходяться ноги людини.

При розташуванні однієї ноги людини на віддалі х від заземлювача на ширині кроку а (а = 0,8 м)

Аналогічно напрузі дотику Uкр = Uз β,

де β – коефіцієнт крокової напруги, котрий залежить від виду заземлювачів, відстані від заземлювача та ширини кроку (чим ближче до заземлювача і чим ширший крок, тим більша величина β ),

Напруга кроку максимальна біля заземлювача і зменшується з віддаленням від заземлювача . Поза межами поля розтікання вона рівна нулю. Крокова напруга також зростає зі збільшенням ширини кроку . Струм зумовлений кроковою напругою:

Умови ураження людини напругою дотику та кроковою напругою різні, оскільки струм протікає різними шляхами . При напрузі дотику – через грудну клітку, а при кроковій напрузі – по нижній петлі . Значна крокова напруга викликає судоми в ногах, людина падає, потім ланка струму замикається вздовж всього тіла людини.