6.3. Схеми включення людини в електричні мережі.

Умови ураження людини електричним струмом – включення людини в електромережу або контакт її тіла в двох точках з різним потенціалом.

В промисловості, в о сновному, використовуються трифазні мережі

(трипровідні) з ізольованою нейтраллю та чотирипровідні з глухо заземленою нейтраллю.

Нейтраль, або нейтральна точка обмотки джерела електричного живлення, - це точка, напруга якої відносно всіх зовнішніх виводів обмотки однакова за абсолютним значенням. Мережі з ізольованою нейтраллю застосовуються в тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень ізоляції проводів, а ємність мережі відносно землі незначна. До них відносяться малорозгалужені мережі, які не підлягають впливу агресивного середовища та знаходяться під постійним наглядом персоналу. Мережу із заземленою нейтраллю застосовують там, де неможливо забезпечити якісну ізоляцію проводів (через високу вологість, агресивне середовище та ін.), коли не можна швидко знайти або усунути пошкодження ізоляції або коли ємнісні струми електричного кола через значну розгалуженість мережі досягають великих значень, небезпечних для людини.

Схеми включення людини в електричні мережі багатоваріантні, але найбільш розповсюдженими і ймовірними схемами в мережі трифазного перемінного струму є:

- між проводом і землею (однофазне);

- між двома проводами (двофазне);

- між двома проводами і землею одночасно (двох- і однофазне);

- між двома точками землі (напруга кроку).

Найбільшу небезпеку для людини становить двофазний (двополюсний) дотик до електричного кола, тому що в цьому випадку людина опиняється під лінійною напругою мережі(рис.6.2). Лінійною напругою називається та напруга, яка існує між лінійними провідниками трифазної системи змінного струму. Номінальна величина лінійної (U_л) напруги в Україні дорівнює 380 В.

U_л = √3U_ф,

де U_ф – фазна напруга. Фазна напруга - напруга, яка існує між одним з лінійних провідників і нейтраллю. В Україні її номінальне значення дорівнює 220 В.

Рис.6.2. Схема двофазного включення

Величина струму, який проходить через тіло людини при двофазному включенні - петля "рука-рука", визначається за формулою:

(6.1.)

Такий струм, безумовно, є летальним для людини. Двофазне

включення відноситься до досить рідкісних випадків і закінчується, як правило, летальним наслідком.

При двофазному включенні сила струму, який проходить через людину, не залежить від режиму нейтралі, стану підлоги, взуття, опору ізоляції проводів. Навколишнє середовище може тільки посилювати дію електричного струму за рахунок зниження опору контактів включення.

Найбільша кількість електротравм пов'язана з однофазним (однополюсним) дотиком людини до струмоведучих частин, при цьому

напруга, під якою опиняється людина, не перевищує фазної напруги 220 В (рис.6.3.). Найбільш вірогідна петля включення "рука-нога".

а) б)

Рис. 6.3. Однофазне включення в мережу з: а) – заземленою нейтраллю,

б)- ізольованою нейтраллю.

При дотиканні до однієї фази у чотирьох провідній мережі з заземленою нейтраллю сила струму, що проходить скрізь людину, становитиме:

(6.2.)

де:

R_П – повний опір, Ом;

R_Л – опір людини, Ом; R_Л = 1 000 Ом;

R_В – опір взуття, Ом; R_В = 50 000 Ом;

R_ПЗ – опір розтікання струму від підошви взуття в землю, Ом; R_ПЗ = 60 000 Ом;

R_О – опір заземлення, Ом; R_О = 10 Ом;

U_Ф – фазна напруга мережі(220В).

Згідно зі значеннями табл. 6.1 цей струм для людини безпечний.

У випадку, коли людина не має на ногах струмоізолюючого взуття (сире або з металевими елементами) і стоїть на струмопровідній підлозі (земляна, цегляна тощо), тоді R_В = R_ПЗ = 0.

Отже,

(6.3.)

Струм величиною 220 мА для людини смертельно небезпечний.

Таким чином, можна констатувати, що при однофазному включенні на ураження людини електричним струмом впливає насамперед навколишнє середовище. Воно або зменшує, або посилює дію електричного струму.

В мережі з ізольованою нейтраллю (рис.6.4.) струм проходить через людину і ізоляцію проводів. Його значення визначається за формулою:

(6.4.)

де R_ІЗ - опір ізоляції, що дорівнює 90 000 Ом.

У випадку R_В = R_ПЗ = 0 І_Л = 7 мА.

Наведений приклад свідчить про те, що в мережі з ізольованою нейтраллю опір ізоляції є основним фактором, який захищає людину. У мережі із заземленою нейтраллю опір ізоляції не має ніякого значення.

При замкненні струмоведучих частин безпосередньо на землю чи на корпуси електрообладнання, що мають зв'язок із землею і струмопровідні

основи, електричний струм розтікається від місця замкнення рівномірно в усі напрямки напівсфери об'єму землі (рис.6.4). По мірі віддалення від місця розтікання густина струму землі зменшується, так як збільшується об'єм землі, по якому проходить струм. На відстані від місця замкнення

20 м і більше густина струму стає настільки малою, що практично приймається рівною нулю. Такий же характер має і розподіл потенціалів навкруги місця замкнення на землю.

Рис 6.4. – Розподіл потенціалів на поверхні землі в зоні розтікання струму.

Людина, що стоїть ногами (взуття, що проводить струм) в зоні розтікання струму на точках з різними потенціалами, знаходиться під впливом різниці потенціалів або, інакше кажучи, під впливом напруги кроку (опиняється включеним в електричне коло), внаслідок чого через тіло людини проходить струм за шляхом «нога-нога».

Крокова напруга є різниця потенціалів між двома точками в зоні розтікання струму, що знаходяться на відстані кроку, і приймається рівною

0,8 м.

Зволоження ґрунту буде посилювати дію напруги кроку за рахунок її зниження.

НПАОП 40.1-1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів» забороняють наближатися до місця замикання ближче 8 м поза приміщення і 4 м у приміщенні без застосування засобів захисту - діелектричних ботів, калош, сухих дошок, сухого гумового взуття тощо. При їх відсутності переміщення у цій зоні можливе при умовах пересуву ступнів ніг по землі на відстань довжини ступні.