14.6 Анализ условий электробезопасности.

Электрические сети и установки принято разделять на сети и установки напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000 В.

Электрические сети подразделяются по количеству токонесущих проводов на: однопроводные, двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные.

В однопроводной сети (рис.3.5) вторым проводом является рельс или земля. По этой схеме работают трамвайные, электровозные, иногда сварочные установки. Двухпроводные сети (рис.3.6) – сети постоянного и одноразового переменного токов. Трехпроводные сети переменного тока – сети трехфазного тока с изолированной или заземленной нейтралью (рис.3.7). Четырехпроводные сети – сети трехфазного тока с заземленной нейтралью и нулевым проводом (рис. 3.8).

Нейтраль (нейтральная точка источника) – есть точка, напряжение которой относительно всех внешних выводов есть величина постоянная.

 

Рис.3.5 Схема однопроводной сети

 

 

Рис. 3.6 Схема двухпроводной сети: а) изолирована от земли; б) с заземленным выводом

 

Рис. 3.7 Схема трехфазной трехпроводной сети с изолированной (а)

и заземленной нейтралью (б)

 

Рис.3.8 Схема трехфазной четырехпроводной сети с заземленной

нейтралью

U_ф - фазное напряжение;

U_л - линейное напряжение сети

(3.11)

Каждый фазный провод относительно земли обладает активным (омическим) и реактивным (емкостным) сопротивлением (рис. 3.9)

 

Рис. 3.9 Схема трехфазной четырехпроводной сети

Основными причинами поражения током являются:

1). Случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2). Появление на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного или произвольного включения;

3). Появление напряжения на металлических конструктивных частях установки вследствие замыкания фазы на корпус;

4). Появление напряжения шага на поверхности земли вследствие замыкания фазы на землю;

5). Наличие остаточного заряда.

Оценка опасности прикосновения к токоведущим частям сводится к определению силы тока, протекающего через тело человека и сравнению его с допустимым значением. В общем случае величина тока, протекающего через тело, человека зависит от схемы электрической установки, рода и величины напряжения питания.

Сопротивление тела человека для расчетов принимается равным R _n =1000 Ом.

Емкостью фазным проводов, на частоте 50 Гц пренебрегают.

Рассмотрим схемы включения человека в электрическую сеть (рис.3.10).

 

 

 

Рис. 3.10 Включение человека в цепь тока:

а) двухфазное включение, б) и в) однофазное включение: I _h – ток

через тело человека, r _из1, r _из2, r _из3 – сопротивление изоляций фаз,

U_ф – напряжение между фазой и нейтральной точкой, U_л – напря-

жение в линии.

Наиболее характерны две схемы включения человека в электрическую сеть: между двумя фазами и между фазой и землей. Первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую – однофазным (рис. 3.10 а, б, в).

В качестве примера двухфазного включения может быть названо случайное прикосновение к другой фазе при работе на электрощитке под напряжением.

Ток через тело человека в этом случае определяется:

, А (3.12)

Где U _л – линейное напряжение, В

R _h – сопротивление тела человека

Для сети 380/220 В:

величина тока смертельная.

При двухполюсном касании величина тока, проходящего через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети, поэтому двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и в сети с глухозаземленной нейтралью.

Однофазное включение наблюдается весьма часто: работа под напряжением при отсутствии защитных средств, при пользовании приборами с плохой изоляцией токоведущих частей, при переходе напряжения на металлические части оборудования, лишенного надлежащей защиты. На рис.3.11 приведена схема однофазного прикосновения и эквивалентная схема.

Рис. 3.11 Схема однофазного прикосновения человека к сети.

Сопротивление провода по отношению к земле называется сопротивлением изоляции r _из (или сопротивлением утечки).

r_из1=r_из2

В установках до 1000 В r_из 500кОм.

Если U_л=220 В, r_из=500 кОм, то

Чем больше сопротивление изоляции r_из, тем меньшей величины ток будет проходить через человека.

Трехфазная сеть с изолированной нейтралью:

а) нормальный режим работы, когда r_из относительно земли имеет большое значение (рис. )

б) аварийный режим (рис.3.12)

Ток через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью определяется:

(3.14)

Из 3.14 следует, что при нормальном режиме работы сети (т.е. r_из велико) прикосновение не опасно.

В большинстве случаев персонал, обслуживающий электроустановки, прикасается к одному полюсу (голому проводу, зажиму), стоя на полу, сопротивление которого включено последовательно с телом человека. Сопротивление обуви и пола является существенным фактором, определяющим последствия прикасания человека к токоведущим частям в установках напряжением до 1000 В.

При учете сопротивлений пола и обуви r_n, r_об расчетная формула для тока, проходящего через тело человека при однополюсном прикосновении будет иметь вид:

(3.15)

Электрическое сопротивление некоторых видов полов очень велико и может служить эффективной мерой защиты человека от поражения. Загрязнение пола кислотами и щелочами снижает величину дополнительного сопротивления. Данные по сопротивлению пола и обуви приведены в таблице 3.2.

б). Под аварийным режимом понимается снижение сопротивления изоляции провода, замыкание на землю (рис. 3.12).

 

 

Рис. 3.12 Схема однофазного прикосновения при пробое фазы на

землю

Ток через тело человека будет определятся:

(3.16)

r_зм – сопротивление замыкания фазы на землю (r_зм » 50ё 100 Ом).

Таблица 3.2

Электрическое сопротивление полов, выполненных из различных материалов(по площади соприкосновения ступеней ног человека)

 

Вид пола	Состояние пола	Сопротивление, Ом
Плитки метлахские на бетонном основании	С нормальной относительной влажностью в помещении, равной 70% В помещении с повышенной влажностью Сырой Покрыт водой У станка загрязнен охлаждающей жидкостью и металлическими опилками	20000 5000 800 300   8 - 90
Бетонный	Сухой в конторском помещении То же, в помещении с нормальной влажностью То же, в неотапливаемом помещении с повышенной влажностью Сырой Покрыт водой Покрыт водой со щелочью	2000000 100000 300 200 50 10
Деревянный и торцовый на бетоне	Загрязнен металлической стружкой и охлаждающей жидкостью	300
Земляной	В помещении с нормальной влажностью То же, промасленный	800 500
Асфальтовый толщиной 20 мм на бетоне	Сухой, новый Загрязнен металлическими стружками и охлаждающей жидкостью То же, пропитан кислотами	2000000 10000 4
Кирпичный	Сырой	1500

Таблица 12.2.

Электрическое сопротивление рабочей обуви.

Помещения	Материал подошвы обуви	Сопротивление, кОм при напряжении в сети, В
		до 65	127	220	Выше 220
Влажные и сырые	Кожа Кожемит Резина	1,5 2,0 2,0	0,8 1,0 1,8	0,5 0,7 1,5	0,2 0,5 1,0
Сухие	Кожа Кожемит Резина	200 150 500	150 100 500	100 50 500	50 25 500

Рассмотрим опасность прикосновения человека в сети с глухозаземленной нейтралью.

Как уже было сказано, при двухполюсном прикосновении режим нейтрали не будет оказывать влияния на величину тока I_h.

а) Условия безопасности при однополюсном прикосновении будут находится в прямой зависимости от сопротивления тела человека, материала обуви, пола, а также от сопротивления заземления нейтрали источника тока. В сети с заземленной нейтралью положительная роль изоляции проводов практически полностью утрачена (рис. 3.13).

 

 

Рис. 3.13 Схема однофазного прикосновения в сети с глухозазем-

ленной нейтралью

Ток через тело человека будет определятся по следующей формуле:

(3.17)

Где r₀ – сопротивление заземления нейтрали источника

По условиям ПУЭ (правилам устройства электроустановок): при U_л=660 В, r₀=2 Ом; U_л=380 В, r₀=4 Ом; U_л=127 В, r₀=8 Ом

б)

.

Рис. 3.14 Схема однофазного прикосновения при пробое

фазы на землю

Возможны следующие варианты:

1). r₀® 0; r_зм№ 0; Uпр® Uф;

2). r₀№ 0; r_зм ® 0; Uпр® Uл;

3). r₀№ 0; r_зм № 0; Uл> Uпр> Uф

Напряжение прикосновения в данном случае будет больше Uф, но меньше Uл, что одинаково опасно для человека.

назад | содержание | вперед