Краткий конспект лекции.

1.2.1. Факторы, определяющие степень поражения электрическим током.

Поражающее действие электрического тока на организм человека зависит от величины и длительности действия тока, сопротивления тела человека, величины напряжения прикосновения, рода и частоты тока, путей прохождения тока через организм.

Величина тока

Ток величиной 0,5 -2 мА уже ощущается человеком.

Отпускающий ток – это наибольшее значение тока при котором человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями , находящимися под напряжением.

Неотпускающий ток – это наименьшее значение тока, при котором человек теряет способность самостоятельно освободиться от действия электрического тока. Значение неотпускающего переменного тока частотой 50 Гц – (10 – 15) мА, постоянного – (50 – 80) мА.

На основании многочисленных наблюдений установлено, что длительный ток величиной в 30 мА является безопасным током, а ток в 0,1 А при длительности действия более 0,2 с – смертельным для человека.

Правилами изготовления взрывозащищённого рудничного электрооборудования (ПИВРЭ) предписывают как предельно безопасную величину длительного тока – 30 мА, а Правилами безопасности в угольных шахтах установлена предельная допустимая длительность действия электрического тока на организм человека: не более 0,2 с при напряжении 380, 660 В и 0,12 с при напряжении 1140 В.

Путь тока. Наибольшую опасность представляет ток, проходящий через область сердца, органы дыхания и мозг.

Род тока. Наибольшую опасность представляет переменный ток.

1.2.1.4. Частота тока. Переменный ток промышленной частоты представляет наибольшую опасность для человека. При увеличении частоты более 2000 – 2500 Гц поражающие свойства электрического тока снижаются.

1.2.1.5 Состояние организма и физиологические особенности человека. Действие электрического тока на организм человека зависит от химического состава крови, количества проводящих щелочей и кислот, от психического состояния человека и других факторов.

1.2.1.6 Сопротивление тела человека зависит от большого количества факторов: места контакта, размеров поверхности соприкосновения, состояния кожи, ее влажности, загрязненности. Сила тока в электрической цепи определяется величиной сопротивления и приложенным напряжением. В случае приложения напряжения к телу человека – это величина сопротивления его тела.

Сопротивление тела человека зависит от величины приложенного напряжения. Так при напряжении до 30 В сопротивление почти постоянно и равно нескольким десяткам, а, иногда и сотням тысяч Ом. Но при напряжении около 250 В резко снижается до 1000 – 1200 Ом.

В подземных условиях минимальное сопротивление человека принимают равным 1000 Ом.

Исходя из безопасной величины тока 0,03 А, нижней границы величины минимального сопротивления человека 1000 Ом и времени срабатывания аппаратуры сетевой защиты (не более 0,2 с при напряжении 380, 660 В и 0,12 с при напряжении 1140 В), Правилами безопасности установлена безопасная величина напряжения прикосновения 42 В.

1.2.2 Особенности поражения электрическим током в системах с изолированной и заземленной нейтралью трансформатора

Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах запрещается в шахтах применять сети с глухозаземлённой нейтралью трансформатора (рисунок 1), за исключением трансформаторов, предназначенных для питания преобразовательных устройств контактных сетей электровозной откатки. Такое запрещение объясняется тем, что хотя сеть с заземлённой нейтралью и имеет ряд преимуществ, но в подземных условиях в значительно большей степени проявляются присущие ей недостатки. Возникает повышенная опасность поражения людей, а также пожара и взрыва рудничного газа от электричества.

Преимущества сети с заземлённой нейтралью состоит в следующем:

1) заземление одной из фаз сети на землю сопровождается однофазным к.з., которое может быть отключено в результате срабатывания максимальной токовой защиты, если её рассчитать, исходя из такого замыкания, и установить в каждой фазе сети. В сети с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю ток замыкания мал и недостаточен для срабатывания указанной защиты (рисунок 2);

2) в сети с глухозаземлённой нейтралью упрощается питание осветительных установок, если для этого использовать трансформатор с вторичным напряжением 380 В Ии светильники включать между фазным и нулевым проводом. В сети с изолированной нейтралью для этого необходимо применять специальные трансформаторы;

3) при прикосновении человека к фазе его тело находится под фазным напряжением сети в сети с изолированной нейтралью напряжение прикосновения в условиях, не отключенного замыкания на землю другой фазы может достичь линейного напряжения.

Основные недостатки сети с заземлённой нейтралью:

1) ток через прикоснувшегося к фазе человека не ограничивается сопротивлением изоляции фаз U_ф

I_ч= ^_________.

R_ч

В сети с изолированной нейтралью при высоком сопротивлении изоляции и относительно малой ёмкости сети ток через тело человека значительно меньше;

2) в сети с заземлённой нейтралью замыкание на землю всегда сопровождается большим током, вследствие чего в месте замыкания часто возникает электрическая дуга, способная

воспламенить рудничный газ и угольную пыль, а также вызвать пожар, если в месте замыкания будут находиться горючие предметы или вещества.

При замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью ток замыкания не вызовет дугообразования, так как он ограничен сопротивлением изоляции.

Напряжение прикосновения человека меньше фазного по той же причине. И только в том случае, когда сопротивление изоляции какой-либо фазы снижается до нуля, человек может оказаться под линейным напряжением.

В сетях большой протяжённости, имеющих значительную ёмкость относительно земли, напряжение прикосновения человека к фазе становится практически равным напряжению самой фазы.

Для того чтобы сеть с изолированной нейтралью трансформатора была практически безопасной в отношении поражения электрическим током, возникновения взрыва и пожара предусматривают аппараты, обеспечивающие автоматический контроль сопротивления изоляции и защитное отключение сети при возникновении повреждений изоляции и, наряду с этим, автоматическую компенсацию ёмкостной составляющей тока утечки.

1.2.3. Меры защиты от поражения электрическим током.

Защита от поражения человека электрическим током может быть обеспечена комплексом мероприятий, основными из которых являются:

1.2.3.1 разъяснительная работа об опасности поражения электрическим током и соблюдении правил безопасности при обслуживании электроустановок;

1.2.3.2 производство монтажных работ в строгом соответствии с правилами устройств электроустановок и правилами безопасности;

1.2.3.3 сооружение защитных ограждений для предотвращения случайного прикосновения к токоведущим частям электроустановок;

1.2.3.4 использование знаков, предупреждающих об опасности;

1.2.3.5 применение аппаратов и электрооборудования, конструкция которых обеспечивает недоступность прикосновения к токоведущим частям;

1.2.3.6 применение электрических блокировок в электрических аппаратах и штепсельных устройствах, препятствующих доступу к токоведущим частям без снятия напряжения на них;

1.2.3.7 применение пониженного напряжения для питания электроприёмников, наиболее опасных в отношении поражения электрическим током (например, ручного инструмента и осветительных сетей);

1.2.3.8 изоляция нетоковедущих частей электрических машин и механизмов, с которыми человек имеет контакт в процессе работы (например, изоляция рукояток и тыльной части электросверла);

1.2.3.9 применение индивидуальных средств защиты от поражения электрическим током (диэлектрических перчаток, бот, изолирующих подставок, ковриков;

1.2.3.10 заземление корпусов аппаратов и оборудования, не находящихся под напряжением при нормальной работе, но на которых может появиться опасный потенциал при их повреждении;

1.2.3.11 защитное автоматическое отключение, которое служит основной мерой защиты от опасности прикосновения человека, к находящимся под напряжением токоведущим частям электроустановки.

Защита человека от поражения электрическим током, прикоснувшемуся к корпусу электрооборудования оказавшемуся под напряжением, обеспечивается заземлением корпуса электрооборудования.

Заземлением называется электрическое соединение корпусов электрооборудования, нормально не находящихся под напряжением, с заземлителем, имеющим непосредственный контакт с землёй.

На рисунке 1 приведена электрическая схема, объясняющая защитную функцию заземлителя.

Рисунок 1 – Принципиальная схема прикосновения к сети:

а) с глухозаземлённой нейтралью; б) с изолированной нейтралью.:

а) с глухозаземлённой нейтралью; б) с изолированной нейтралью.

При пробое изоляции (фазы b) на корпус электрооборудования и прикосновении человека с сопротивлением R_чк оболочке электрооборудования оказавшейся под напряжением, напряжение между точками e и k можно вычислить как

U_ek = I_ek × R_ek или U_ek = I_ч× R_ч,

где R_ek – общее сопротивление участка сети между точками e и k, определится по формуле

r_з × R_ч

R_ek = ^{_____________},

r_з + R_ч

r_з × R_ч r_з

тогда I_ч× R_ч = I_ek × R_ek = I_ek ^{_____________}, I_ч= I_ek ^{_____________}.

r_з + R_ч r_з + R_ч

Следовательно, чем меньше величина сопротивления заземлителя r_з, тем меньше величина тока I_ч, проходящего через тело человека.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. От каких факторов зависит степень поражения человека электрическим током?

2. Привести значения предельно допустимых величин, определяющих степень поражения человека электрическим током.