Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям ЭУ

Основные причины поражения электрическим током можно свети к следующим:

1) случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящихся под напряжением;

2) появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;

3) появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования (корпусах, кожухах и т.п. в результате повреждения изоляции или других причин);

4) появление шагового напряжения в результате замыкания провода на землю.

4. Виды электрических сетей. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) разрешается эксплуатировать два вида трехфазных электрических сетей (рисунок 1.1):

а) трехпроводные с изолированной нейтралью;

б) четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью.

Трехпроводные сети с заземленной нейтралью и четырехпроводные с изолированной запрещены, как не обеспечивающие безопасности в аварийных режимах: первые - при замыкании фазы на корпус оборудования, у вторых нулевой провод при замыкании фазы на землю оказывается под напряжением фазы.

Схемы прикосновения человека к сети. Возможны два варианта прикосновения человека к сети: между двумя фазами - двухфазное и между фазой и нулевой точкой - однофазное (рисунок 1.2). По сути речь идет о включении человека в электрическую цепь, так как само по себе прикосновение становится опасным, если человек становится как бы элементом электрической цепи, обладающим определенным сопротивлением и пропускающим через себя ток определенной величины.

а

б

Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к человеку непосредственно прикладывается наибольшее напряжение сети - линейное, а ток зависит только от сопротивления организма и имеет наибольше значение I_h, А.

(1.1)

б

а

где U_ф- фазное, U_л - линейное напряжение сети, R_h - сопротивление организма человека. В расчетах принимают R_h = 1 кОм.

Рисунок 1.2 - Схемы прикосновения человека к сети: а - однофазное, б - двухфазное

Однофазное включение является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается сопротивлением обуви и пола, а также сопротивлением изоляции фазных проводов, однако вероятность однофазных прикосновений на порядок выше. Поэтому однофазное включение является основной схемой, вызывающей поражение людей током в сетях любого напряжения.

Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения U_пр [В] называется разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, другими словами, падение напряжения на сопротивлении тела человека R_h. Если пренебречь сопротивлением обуви и основания, на котором стоит человек, то U_пр = I_h×R_h , где I_h - ток, проходящий через человека.

В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя j_З, а другая - потенциал основания j_ос . Тогда

U_пр = j₃ - j_ос = j₃ (1 - ) или U_пр = j₃× a,

где a- коэффициент напряжения прикосновения.

a = 1 - .

В зависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент напряжения прикосновения может принимать значения 0,1 ¸ 1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается a = 1.

Из рисунка 1.3 видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается более высоким (U_пр1 > U_пр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда человек находится на расстоянии ³ 20 м от заземлителя.

Рисунок 1.3

Напряжение шага. Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м (рисунок 1.4),

 

Рисунок 1.4

U_ш = I_ш×R_ch ,

 

где I_ш - ток, , проходящий по пути “нога-нога”, R_ch - сопротивление цепи “человек-земля”. Если выразить напряжение шага через разность потенциалов, имеем:

Коэффициент b называется коэффициентом напряжения шага (коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения b лежат в диапазоне 0,15 ¸ 0,6.

Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует, осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».

Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании механизма действия защитного заземления.