Д авСвофазне (двополюсне) ввімкнення людини в мережу

а б

Схема двофазного доторкання: а - у мережі постійного або однофазного змінного струму, б - у трифазній мережі.

При двополюсному доторканні до струмоведучих частин сила струму I_Л, що проходить через тіло людини визначається за формулами:

- для мережі постійного або однофазного змінного струму:;

- для трифазної мережі: ,

де U_роб - робоча напруга мережі;

U_ЛІН - лінійна напруга мережі;

U_Ф - фазна напруга мережі, ;

R_л – опір тіла людини.

Для більшої наочності визначаємо силу струму, що може протікати через тіло людини при двофазному доторканні у трифазній мережі з лінійною напругою:

мA = 0,38 А.

Двофазне включення є найбільш небезпечним, оскільки I_Л залежить лише від напруги мережі та опору тіла людини. Такі випадки трапляються досить рідко і є наслідками порушення правил техніки безпеки.

О сва0 свАднофазне ввімкнення людини в мережу

а б

Схема однофазного доторкання під час нормального режиму роботи у трифазній мережі з глухозаземленою нейтраллю – (а); з ізольованою нейтраллю – (б).

Під час однофазного доторкання у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю (рис. б) струм, що протікає через тіло людини буде меншим, ніж при аналогічному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю (рис а). Це пов’язано з тим, що до загального опору електричного кола ще додається опір ізоляції () та ємностей () фаз.

У такій мережі напругою до 1000 В коли значення опору ізоляції всіх трьох фаз рівні , а ємнісним опором можна знехтувати, то струм, що протікає через людину дорівнює:

,мА

де, R_oc – опір основи; R_вз – опір взуття; R_із – опір ізоляції.

За неполадок ;;

мА.

Струм протікає через опір ізоляції та ємності фаз.

У мережах з ізольованою нейтраллю наслідки ураження залежать від опору ізоляції тієї фази, до якої доторкнулась людина.

У мережі з заземленою нейтраллю струм протікає через тіло людини в землю і далі - через заземлення нейтралі - в мережу. Струм, який протікає через тіло людини, визначають за формулою:

= ,

де, R₀ – опір робочого заземлення нейтралі.

Опором робочого заземлення нейтралі (R₀<10 Ом) можна знехтувати порівняно з опором людини, отже,

Як бачимо мережа з глухозаземленою нейтраллю є більш небезпечною ніж з ізольованою.

Доторкання до заземлених не струмоведучих частин, що опинилися під напругою

С

В

А

С

В

А

Із

І_h

І_з

І_л=І_З

а б

Доторкання до корпуса, що є під напругою: а - за відсутності заземлення, б - за наявності заземлення

Якщо корпус не заземлений, то I_л = I_з. Такий випадок рівноцінний однофазному дотику до струмоведучих частин. Струм, який протікає через тіло людини, залежить від величини струму замикання на землю.

Напруга доторкання (НД) – це напруга між двома точками ланки струму, яких одночасно торкається людина. Для людини, яка стоїть на ґрунті і дотикається до заземленого корпуса, що опинився під напругою, напруга доторкання визначається із виразу:

,

де, - відповідно потенціал точок 1 і 2 ;

– відповідно потенціал корпуса обладнання і основи;

– потенціал землі.

- коефіцієнт напруги дотику.

На рис показано три корпуси споживачів (електродвигунів), які приєднані до заземлювача R₃. Потенціали на поверхні ґрунту при замиканні на корпус любого споживача над заземлювачем розподіляються за кривою 1.

Напруга доторкання до заземлених струмопровідних частин, що опинились під напругою

Потенціали усіх корпусів однакові, оскільки вони з’єднані електричнозаземленим провідником, зниженням напруги в якому можна знехтувати. Щоб визначити U_ДОТ необхідно від напруги замикання U₃ відняти потенціал тієї точки ґрунту на якій стоїть людина

; ;

; .

Віддаляючись від заземлювача напруга дотику збільшується. Напруга дотику і дорівнює напрузі відносно землі, бо потенціал для третього пристрою_з = 0. Крива 2 характеризує зміну НД () під час зміни відстані від заземлювача по осі Х.

Рівняння дає змогу вирахувати НД без врахування додаткового опору людини в електричному колі людини, тобто опору взуття R_вз, поверхні ніг R_н та опору підлоги R_п. Враховуючи повний опір ланки , беремо відношення

, отримаємо коефіцієнт, який враховує падіння напруги в додаткових опорах кола людини. Напруга дотику з врахуванням додаткових опорів в ланці людина-пристрій виразимо формулою

.

Напруга кроку (НК) – це різниця потенціалів між стопами ніг на відстані кроку (0,8 м) в зоні розтікання струму.

Величина сили струму, який протікає через людину, як і у разі дотику до заземлених частин, залежить від величини струму замикання на землю I_л = f(I₃). На рис. 3.7 наведено розподіл потенціалів круглого одиничного провідника.

а б

Схема крокової напруги: а – загальна схема; б - розтікання струму з опорної поверхні ніг людини

Крокова напруга може дорівнювати нулю, якщо обидві ноги людини знаходяться на еквіпотенціальній лінії. Напруга кроку U_К визначається як різниця потенціалів між т. А і т. В, на яких стоять ступні ніг людини:

; ;;

,

де, ₁ - коефіцієнт напруги кроку, який враховує форму потенціальної кривої і залежить від форми, конфігурації заземлювача і положення провідника щодо місця, в якому він знаходиться.

Струм, що протікає через людину, визначається за формулою:

, приймаємо, що,

де, ρ_гр - питомий опір ґрунту на якому стоїть людина (для напівсферичного заземлювача).

НК так само, як і НД залежить від опору взуття і опорної поверхні ніг. Вплив цих опорів враховує коефіцієнт β₂.

Таким чином, додатковий опір електричної ланки людини, яка потрапила під крокову напругу, відрізняється від цих опорів в ланці людина-пристрій, яка потрапила під НД. Так опір опорної поверхні ніг R_н визначається за формулою ,

де, Х_н – еквівалентний радіус опорної поверхні ніг.

Опір взуття за кроковою напругою в чотири рази більший, ніж при напрузі дотику тому його можна прийняти в межах .

Звідси виходить, що U_дот > U_К. Напруга кроку з врахуванням додаткових опорів дорівнює:

,

Наслідки ураження людини при НК залежать від відстані людини до точки замикання на землю (Х), від довжини кроку (L_К), від розміру взуття і його якості, від опору грунту на якому стоїть людина. Виходити із зони крокової напруги необхідно малими кроками, не відриваючи ніг від землі, або підстрибувати як заєць, кенгуру.