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), электро-установки в отношении мер электробезопасности разделяются:

1. на электроустановки выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

2. электроустановки выше 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

3. электроустановки до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью;

4. электроустановки до 1 кВ с изолированной нейтралью.

Наиболее типичны 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 (рис. 31), а вторую – однофазным (рис. 32 ... 34).

Двухфазное прикосновение

А

а

б

С

Рис. 31. 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:

,

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.

Например, если линейное напряжение U_л составляет 380 В, а сопротивление тела человека r_h принять равным 1000 Ом, ток, протекающий через тело человека, составит

.

Это значение в несколько раз превышает величину фибрилляционного тока.

Однофазное прикосновение а. Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью

Рис. 32. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с заземленной нейтралью

Ток, проходящий через тело человека:

,

где R_н – сопротивление заземления нейтрали, R_н ≤ 4 Ом;

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

Б. Однофазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью

Рис. 33. 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:

.

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

,

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 тело человека:

где Х_с – емкостное сопротивление, Х_с = 1/ ωС, Ом;

ω – угловая частота, рад/с.

Таким образом, при поддержании параметров сети R_ф и С_ф на соответствующем нормам уровне можно добиться обеспечения электро-безопасных условий эксплуатации сети. Поэтому при эксплуатации электри-ческих 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).

Схема прохождения тока через тело человека в аварийном режиме (при неисправности изоляции фаз) приведена на рис. 34.

R_пер

Рис. 34. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью при замыкании на землю одной из фаз (аварийный режим)

Ток, проходящий через тело человека в аварийном режиме, определяется выражением

.

В аварийных ситуациях (при неисправности изоляции фаз) человек попадает под действие линейного напряжения.

Таким образом, при неисправности изоляции фаз человек попадает под действие линейного напряжения.

Аварийные режимы возникают при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Потенциал токоведущей части падает при этом до потенциала ₃, где ₃ = J₃·r₃; здесь J₃ – ток замыкания; r₃ – сопротивление цепи в точке замыкания.

Растекание тока замыкания в грунте определяет характер распределения потенциала на поверхности Земли. Можно показать, что потенциал на поверхности грунта распределяется по закону гиперболы. Схема растекания тока в грунте представлена на рис. 35.

Рис. 35. Распределение потенциала по поверхности Земли при стекании тока на землю