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_ч к 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.

3. Какая электрическая сеть называется сетью с глухозаземленной нейтралью трансформатора?

4. Какая электрическая сеть называется сетью с изолированной нейтралью?

5. Объяснить, почему в подземных выработках шахт применяются сети только с изолированной нейтралью трансформатора.

6. Каковы меры защиты людей от поражения электрическим током?

7. Из каких элементов состоит заземляющее устройство?

8. Объяснить защитную функцию заземления.

Список рекомендуемой литературы

1. Л.С. Бородино с. 5 – 12.

2. Е.Ф. Цапенко, М.И, Мирский, О.В. Сухарев с.85 – 119.

3. Правила безопасности в угольных шахтах. с. 414, 439 - 442.

Занятие 6

Узловые вопросы лекции:

1.2.4. Назначение защитных заземлений.

1.2.5. Устройство общешахтной сети заземления.

1.2.6. Устройство главных заземлителей.

1.2.7. Устройство местных заземлителей.

1.2.8. Устройство и примеры заземления отдельных аппаратов.

1.2.9. Заземление передвижного и переносного электрооборудования.

1.2.10. Контроль и проверка защитных заземлений.