2. Методика оценки опасности поражения током

Оценка опасности поражения человека током заклю­чается в нахождении значения тока, протекающего через тело человека (основной фактор, влияющий на исход поражения), и сравнении полученного значения с допустимым по соображениям безопасности [2].

Ток, протекающий через тело человека I_h, связан с напряжением прикосновения U_h, приложенным непосредственно к телу человека, и сопротивлением тела человека R_h: I_h = U_h/R_h = U_hп/R_hп, где U_hп – падение напряжения на сопротивлении R_hп (рис. 2). В худшем случае человек дополнительно не защищен, поэтому R_доп = 0 и R_hп = R_h.

Согласно ГОСТ 12.1.038-82* [2] при расчётах значение R_h следует выбирать в зависимости от допустимого напряжения прикосновения. Для приближённой оценки опасности обычно используют значение R_h = 1 кОм.

При этом различают ощутимый, неотпус­кающий и фибрилляционный токи и их пороговые, т.е. наи­меньшие значения. Ощутимые токи вызывают ощутимые раздражения, неотпус­кающие приводят к непреодолимым сокращениям мышц руки, фибрилляционные - к беспорядочному сокращению волокон сердечной мышцы (фибрилл), при котором сердце не в состоянии вы­полнять функции кровяного насоса.

При частоте 50 Гц пороговое значение ощутимого тока - 1 мА, неотпускающего - 10 мА, фибрил­ля­ционного – 100 мА.

3. Режимы и эквивалентные преобразования схемы трёхфазной сети

В трехфазной сети различают нормальный режим работы НР и аварийный АР, при котором одна из фаз оказывается замкнутой на землю через небольшое эквивалентное сопротивление замыкания R_зм, составляющее в большинстве случаев десятки и сотни Ом.

Для удобства анализа аварийный режим подразделяют на АР1 и АР2. При АР1 на землю оказывается замкнутой фаза, к которой прикасается человек. При АР2 человек прикасается к исправной фазе сети в момент, когда другая фаза оказывается замкнутой на землю.

На рис. 3 представлена обобщённая эквивалентная схема трёхфазной электрической сети, где переключательS позволяет анализировать работу сети в режимах НР, АР1 и АР2.

Рис. 3. Обобщённая эквивалентная схема трёхфазной сети

На основе операции электрического расщепления узлов фаз AиBможно перейти к эквивалентной схеме, представленной на рис. 4.

Рис. 4. Эквивалентная схема трёхфазной сети с расщеплёнными узлами

На этой схеме пунктиром выделен эквивалентный двухполюсник ЭДП, включающий элементы, характеризующие вид нейтрали, прикосновение человека и режим работы сети.

Учитывая, что в симметричной трехфазной сети Ú_A + Ú_B + Ú_C = 0 (см. рис. 1,б), схему рис. 4 можно преобразовать в схемы рис. 5.

Рис. 5. Эквивалентное преобразование схемы трёхфазной сети

Приведённая на рис. 5,б схема является обобщенной и используется для определения токов через тело человека при однофазном прикосновении и различных сочетаниях вида нейтрали сети (СИН и СЗН) и режима ее работы (НР, АР1, АР2). При этом в СИН условно принимают R₀ , а в СЗН пренебрегают влиянием сопротивлений Z изоляции фаз, так как |Z/3| >> R₀.

4. Анализ опасности однофазного прикосновения в син

В нормальном режиме работы сети переключатель S схемы рис. 5,б находится в положении НР, и схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,а. Из схемы рис. 6,а следует, что значение тока через тело человека при фазном напряжении U определяется формулой:

(1)

Если | Z/3 | >> R_hn, то (2)

где = 2 f ; f –частота сети (f = 50 Гц), C и R – емкости и сопротивления изоляции фаз относительно земли.

Рис. 6. Эквивалентные схемы СИН

Если ёмкости изоляции фаз относительно земли малы (C  0), что имеет место в коротких воздушных линиях, то в формуле (2) следует положить C = 0.

Если активные составляющие сопротивления изоляции фаз велики, но существенны ёмкости фаз, что обычно имеет место в длинных кабельных линиях, то, положив R   в формуле (2), получим:

I_h = 3U C .

В аварийном режиме АР1 переключатель S на эквивалентной схеме электрической сети (рис. 5,б) находится в положении АР1, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,б. Для данного режима работы электрической сети практически всегда выполняются условия:

• R_hп >> R_зм , поэтому R_hп||R_зм  R_зм ;

• R_зм << |Z|.

Выполнение указанных условий позволяет определить величину I:

(3)

В результате ток через тело человека

(4)

В аварийном режиме АР2 переключатель S на эквивалентной схеме электрической сети (рис. 5,б) находится в положении АР2 и схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,в. Принимая во внимание, что в практических условиях обычно выполняется условие |Z| >> R_зм , в схеме на рис. 6,в ветвь, содержащую Z/3, можно исключить. Таким образом, величина тока через тело человека определяется формулой:

I_h  U_AB /(R_hп + R_зм )  U/R_hп. (5)