2.3.2. Расчет защитного заземления

2.3.2.1. Электрическая энергия как опасный производственный фактор

Электрическая энергия W (Дж) численно равна произведению напряжения U (В) на ток I (А) и на время t (с).

(2.1)

Проходя через тело человека, электрический ток обусловливает преобразование электрической энергии в другие виды, и производит термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие на организм.

По статистике более 50% электротравм составляют ожоги. Они трудно поддаются лечению, так как глубоко поражают ткани организма. Ожоги могут быть вызваны как прохождением тока через тело человека, так и воздействием электрической дуги, температура которой достигает 3000°С. При ожогах от воздействия электрической дуги возможна металлизация кожи частицами металла дуговой плазмы.

Наиболее опасным видом электротравмы является электрический удар –поражение организма, при котором наступает паралич мышц опорно-двигательного аппарата, мышц грудной клетки, дыхательных мышц и мышц желудочков сердца. При этом непреодолимые судорожные сокращения мышц не позволяют человеку самостоятельно без посторонней помощи освободиться от контакта с электроустановкой, нарушается снабжение организма кислородом, останавливается сердце. Через 5-6 мин после прекращения работы сердца и дыхания вследствие кислородного голодания погибают клетки центральной нервной системы, и наступает «клиническая (мнимая) смерть», поскольку клетки остальных органов тела еще живы. Если при этом человеку не будет оказана квалифицированная помощь, то через некоторое время произойдет прекращение жизнедеятельности головного мозга и остальных жизненно важных органов и наступит необратимая биологическая смерть.

Различают три степени воздействия тока на организм человека:

- ощутимый ток – вызывающий ощутимые раздражения;

- неотпускающий ток – вызывающий непреодолимые судорожные сокращения мышц;

- фибрилляционный ток – вызывающий фибрилляцию (трепетание) и затем остановку сердца.

Наименьшие значение этих токов называют пороговыми. Так, например, переменный ток промышленной частоты 50 Гц имеет пороговые значения:

• ощутимый – 2 мА;

• неотпускающий – 10-15 мА;

- фибрилляционный – 100 мА.

Ток более 5А вызывает паралич сердца, удушье и тяжелый ожог. Ток I_ч, протекающий через тело человека, равен:

(2.2)

где U_np – напряжение прикосновения; R_ч – сопротивление тела человека.

Напряжением прикосновения называется напряжение между точками тела человека, подключенными к электрической цепи, т. е. напряжение, под которым оказался человек.

Сопротивление тела зависит от многих факторов, но главным образом оно определяется сопротивлением кожи. Сухая здоровая кожа имеет сопротивление порядка 100 кОм. Сопротивление внутренних органов, тканей и сосудов значительно меньше (около 800 Ом). При пробое верхнего рогового слоя кожи сопротивление тела человека резко снижается. При расчетах принимают R_ч = 1000 Ом.

Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к фазовому проводу 3-фазной электрической сети с изолированной нейтралью (рис. 2.1.1):

, (2,3)

где U_ф – фазное напряжение; R_ч – сопротивление тела человека; R_об –сопротивление обуви; R_n – сопротивление пола; Z_И – расчетное сопротивление изоляции: ;R_и и Х_и – соответственно расчетные активная и реактивная составляющие Z_и.

Рис. 2.1.1. Прикосновение человека к фазовому проводу 3-фазной

электрической сети с изолированной нейтралью

Для случая 3-фазной электрической сети с глухозаземлённой нейтралью (рис. 2.1.2):

, (2.4)

где R_З – сопротивление растеканию тока заземлителя нейтрали трансформатора.

Рис. 2.1.2. Прикосновение человека к корпусу электродвигателя при изоляции фазы С на корпус в 3-фазной электрической сети с глухозаземленной нейтралью