9.2 Опасность прикосновения к токоведущим и нетоковедущим частям электрооборудования
В случае прикосновения к токоведущим частям электрооборудования человека поражает электрический ток, если через его тело замыкается электрическая цепь. Это происходит при прикосновении не менее чем к двум точкам цепи, между которыми есть напряжение, так называемое напряжение прикосновения. Ток, проходящий через тело человека, определяется напряжением прикосновения и. сопротивлением электрической цепи человека.
Напряжение прикосновения зависит от напряжения сети, ее схемы, схемы включения человека в электрическую цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли
В случае прикрепления к токоведущей части электрооборудования опасность поражения человека электрическим током определяется характеристикой самой электрической сети и характером возможного включения человекам цепь.
В промышленности наиболее широко применяют электрические сети трехфазного тока с изолированной или с глухозаземленной нейтралью.
Изолированной называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству.
Глухозаземленной – называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству или через малое сопротивление.
Различают два случая возможного включения человека в электрическую цепь: однофазное и двухфазное.
Однофазное прикосновение — прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.
Рис.9.1. Схема подключения человека к электрической цепи.
А — двухфазное; б — однофазное к сети с изолированной нейтралью;
в — однофазное к сети с заземленной нейтралыю.
Двухфазное прикосновение — одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис.9.1, а) В этом случае независимо oт режима нейтрали электрической сети человек попадает под линейное напряжение сети. При этом сила проходящего через него тока
I = U / Rчел ,
где I — сила тока, проходящего, через тело человека, А;
U – линейное напряжение сети, В;
R,чел – сопротивление тела человека, Ом.
Если принять, Rчел = 1000 Ом, то практически для всех промышленных электрических сетей этот вид прикосновения человека наиболее опасен и может привести к смертельному исходу.
В случае однофазного прикосновения человека опасность поражения существенно зависит от режима нейтрали электрической сети, а также от сопротивлений: тела человека, обуви, пола, изоляции проводов и заземления нейтрали. В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис.9.1, б) сила тока, проходящего через человека, определяется следующим образом:
I = 3Uф / Rчел + Rи ,
где Uф – фазное напряжение сети, В;
Rи – сопротивление изоляции проводов относительно земли, Ом.
Для обеспечения безопасности человека в этом случае целесообразны изоляция проводов, увеличение сопротивления обуви и пола. Это достигается также применением резиновых ковриков, перчаток и других электрозащитных средств.
В трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью (рис.9.1, в) сила тока проходящего через тело человека, определяется фазным напряжением, сопротивлением тела человека и сопротивлением заземления нейтрали Rо. Так как Rчел больше Rо, опасность поражения человека электрическим током увеличивается по сравнению с опасностью в предыдущем случае. Однако при однофазном прикосновении, когда другая фаза замыкается на землю (аварийный режим), человек оказывается под полным линейным напряжением, и сила тока может оказаться смертельной.
Для предотвращения поражения человека электрическим током при прикосновении к токоведущим частям электрооборудования все токоведущие части ограждают, делают недоступными или изолируют. Там, где это возможно, применяют установки малого напряжения.
Прикосновение к нетоковедущим частям электрооборудования нормально не находящимся под напряжением, но которые могут оказаться под ним при замыкании тока по корпусу, представляет такую же опасность, как и прикосновение к токоведущей части сети. Для обеспечения безопасности в случае прикосновения к нетоковедущим частям оборудования применяют следующие меры защиты: защитное заземление, зануление, защитное отключение.
В сетях трехфазного тока с изолированной нейтралью применяют защитное заземление.
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защита заземлением состоит в снижении напряжения на металлических частях оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате электрического замыкания на корпус, до малой (безопасной) величины.
Сопротивление защитного заземления складывается из сопротивлений заземляющих проводов и заземлителей, а также из сопротивления растекания тока в почве. Последнее определяется удельным сопротивлением грунта и, следовательно, зависит от его вида (глина, песок, суглинок, торф и т.д.), содержания в нем влаги, солей и т.п. Удельное сопротивление грунта колеблется в течение года. При расчетах заземлителей предварительно измеряют удельные сопротивления грунта.
Для защитного заземления применяют искусственные и естественные заземлители. В качестве искусственных заземлителей используют, как правило, стальные трубы диаметром 35—50 мм и длиной 2— 3 м, а также угловую и полосовую сталь сечением не менее 48 мм2. В качестве естественных заземлителей используют металлические оболочки кабелей, трубопроводы, проложенные в земле (за исключением содержащих горючие газы и жидкости), металлические части здания. Правилами устройства электроустановок нормируется сопротивление защитного заземлений; оно должно составлять в любое время года не более 4 Ом — для установок с напряжением до 1000 В и 0,5 0м — при напряжении выше 1000 В.
В сетях трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью применяют зануление.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник, который соединяет зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки, источника тока или ее эквивалентом. Цель зануления — превращение пробоя на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами) для создания тока, достаточного для срабатывания защиты (плавкого предохранителя, автомата) и отключения поврежденного оборудования. Так как на срабатывание средств защиты и отключение необходимо время, зануление не обеспечивает полной защиты человека от поражения электрическим, током. Поэтому нулевой защитный провод многократно заземляют, что позволяет снизить напряжение на частях оборудования относительно земли при замыкании или обрыве нулевого защитного провода. Защитное отключение — быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Эту меру защиты применяют в особо опасных помещениях по опасности поражения электрическим током, когда такие меры как защитное заземление и зануление не обеспечивают полной безопасности. Системы защитного отключения могут реагировать на появление или повышение напряжения относительно земли на корпусе, на увеличение силы тока, снижение сопротивления изоляции и т.д.