Оценка опасности поражения электрическим током.

Содержание
  1. ��� ����������� ��������� ��������� �������� ����� ���������������� � ������������ ��������� ������������
  2. Оценка опасности поражения человека в трёхфазных электрических сетях
  3. 1. Трёхфазные сети и их основные характеристики
  4. 2. Методика оценки опасности поражения током
  5.                                  трёхфазной сети
  6. Оценка опасности поражения электрическим током при однофазном и двухфазном прикосновении человека при использовании трехфазных сетей с изолированной и заземленной нейтралью
  7. 4.2.4 Оценка опасности поражения электрическим током
  8. Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях
  9. Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?
  10. Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?
  11. Что положено в основу выбора режима нейтрали?
  12. Какова опасность двухфазного прикосновения?
  13. Чем характеризуется однофазное прикосновение?
  14. Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?
  15. Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?
  16. Какая сеть является более безопасной — с изолированной или заземленной нейтралью?
  17. Что такое напряжение шага?

��� ����������� ��������� ��������� �������� ����� ���������������� � ������������ ��������� ������������

Оценка опасности поражения электрическим током.

������ ���������, ����������� � �����������������, ��������� ����������� ��������� ��������������� ������������ ������ ���������� � ���� ����, ��������� ��������� ������ � ����������� ������������ ������������� ������.

�������� ������� ��������� ����� ���������������� �������� ����������, ���������� � ���, ��� � ��� � �������� ����������, ��������� ������� ������������� �� ������ ������� ���������� ������� � ������, ������������� �� ������� ��������, �������������� ������ ������������� �������.

�������������� � ������� ��������� �������� ��� �������� �������������� ����

����������� ��������� �� ������������ �������� ��� ������ ������, ����������� ��������� ���������� ������������� �����:

1. ����������������, ��������� ����������� � ����������� ������ � ����������� �� ����������, ������� ����������� ��� ������������� � ���;

2. ������������� � �������� ��������� ��������;

3. ��������� ����������, ��������� � ����������� ����������, �������������� ������� ��������� ���������� � ����������� �����������������.

������ ���������� ��������� �������� ����������� � ����������� ��������� ������� �����, ������� �������� ����� ���� �������������.

��� ���� ���������� ��������� ����� ��������, ����� �������� ����� ���������� � ��������� ������ ����������������.

� ���� ��, ����������� � ��� ���������� ���������� � ����������� �� ������ ������, ���������� ������� � ������ ������ ������������� �����, �� �������������� ��������������.

������� ��������� �������� ����� ����������������

����� ����� ���� ������������� ���� ��������� ���, ���������� ������� ������������� ���� ������������ ��� ������� � ���� ������ �����, ���������� ��������� ����������� � �����������. �� ������������� ������������ �������� ���������� ��������� �������:

1. ������������� ���������� ��� ������������ ������������� � ��������� ������� (�����);

2. ���������� ��� ������������ ������������� � ���������� �����, ����� ������� ����� ���������������� �������������� ����� � ����������� �����;

3. ��������� �������� �������� � ����������� ���������� ����������������, ������� ��������� ��� ����������� � ���������� �������� ������;

4. ��������� ��� �������� ���������� ����, ����� �������� ����������� ������� ����� �������, �� ������� ������������ ��������� ���� ��� ������ ����� ����.

��� ���� ����� ���������� ������������� ������� ������������� � ����������� ������ ����������������, ������� ��������������� ��� ��� �������������:

1. ������;

2. ���� ���������.

� ������ ������ �� ��������� ���������������� ��������� � ����������� ������, ���������� ��� ����������, � �� ������ � ��� �������������� � �� ������������� ��������� �����, ����� �� ��� ������ ������� ��������� � ������ �������� ������.

����� ���������� ������� ���������� ������������ ���������������� � ����������� ��� ���������� ������ ��� ������� �����, ����������:

1. ���������������� ������ ���������� �������� ����� ����������� �������������� ���� ����� �������� �������������� ���������;

2. �������� ��� ����������� ��������� �������� � ������������ ���������� ����������� �����������;

3. ������� ������� � ���������� ��� ����������� ������������� ������������.

����������� ������� ������� ��������� ����� � �����������������

��� ������ �������� ����, ����������� ����� ���� ������������� � ���� ����������� ��� ����������� ����������, ������������ ��������� ���� ����������� ���:

1. �������������:

  • Rh � � ���� ��������;
  • R0 � ��� ���������� ����������;

R�� ���� �������� ������������ ������� �����;

2. �����:

Ih � ����� ���� ��������;

I� � ��������� �� ������ �����;

3. ����������;

Uc � ���� ����������� ���� ����������� ����������� �����;

U� � ��������;

U� � ������;

U�� � �������������;

U� � ����.

��� ���� �������� ��������� ������� ����� ����������� ������������� � ����� ���������� � �����:

1. ����������� ���� ���:

  • ������������ ������� �������� ���������� � �����������, ������������� �� ������� �����;
  • ������������ ������� ���������� ����� � ���������� �������;
  • ������������ ��������;

2. ���������� ����� ���;

  • ���������� �������� � ����� �� ������������� ����������� (���������� ������);
  • ���������� ��������.

����� ��������� � ����� ����������� ����

������������ ������� �������� � �����������, ������������� �� �����

��� ��������� ���������� Uc �� ��������������� ��������� ������� �� ���������� ������� ����������, ���� ������������� (����-����) � ������ ����� ����� ��������� ������������� �������� ����� ��������� ��� Ih.

������������ ������� �������� � ����������� ����������� ������

� ���� ����� �������� ���������� ����������� � ������� ����� ������ �������������� ������� � �������������� R0, ������� � ���� � ����������� �������, ��� � ���� ������������� � ���� �������� ������� �����.

���� �������� ���� �������������� ����� ��������� ���������� ���� � ������������� ������������� ����.

������������ ������� �������� � ������������ ����

���������� ���� �������� �������������� � ���� �������������, � ��� ����� ��� �������� �������������� ������ ��� ����������� �������������� ��������������.

����� ����� ��������� � ����� ����������� ����������� ����

�������� �������� �������� ����� ������ ����������� � ������

� ����� ������ ����� ������ ����� ����� � ����������� ����� ������� ���� ������������� � ��������� �������. �������� ������� ��������� ���������� ����� ���������� �������������� Z�, �������� �������� � ������ �������� ���������� ���� ��������.

������� ������� ������������� ������ ������� � ����� �������� ���� Ih ����� ������ ���������� U� ������������ �� �������� ���������.

����������� �������� �������� ����� ����� ������

���������� �������� � ��������� ������������ ���, ���������� ����� �������, ��������� ����� ����������������� ���������� ���� ������������� � ������� ���������. ��� ���� ����� ���� ����� ������ �� ���� ����� ����� � ������������� �������� �����.

����������� ����������� �������������

� ����� ����������� � ����������� ����������� ����� �������� ��������� ����� ����� ���������� ������������ �������� ������. ��� ����� ����� ������� �������� ��� �������� ����������� ����������.

� ����� � ���������� ������� ����������� ���������� �������� ���� ����� ������������� ����������� �� ������� Ih=Uc/Rh.

� ���������� ���� ����������� ���� ��� �������� ����������� �� ����������� Ih=U�/Rh=√3U�/Rh.

������, ��� ������� ������������� ������������� ���� �������� ���������� 1 ������, ���������� ���, ������� ��������� � ���� ����������� � ����������� ���������� 220 �����.

� ������ ������ �� ��������: Ih=220/1000=0,22�. ���� �������� � 220 �� ���������� ��� ����, ����� ������������ ��������� ����������� ������ ����, ����� ��� ����������� ������ �� ������������ �� ����������� ���������� ������������� ��� �� � ��������� � ������������ ���.

�� ������ ������ Ih=(220�1,732)/1000=0,38�. ��� ����� �������� � 380 �� ��������� ����������� ��������� ���������.

����� �������� �������� �� ��, ��� � ���� ����������� ����������� ���������� ��������� �������� (����� ���� ����������� �� ����� ��� �������� � ������������ ���������) ����� ���� ������ �� �������� ���� Ih. ��� �������� ���� ���� �� ����� ������� �����, � ����� ������������ ���.

���� ������� �������� �������� ������, �������������� ��� �������� �������� �� ������� �����, �� ��� � �������� �������� �������� ������������ � �� �������.

����������� ����������� �������������

���������� ���� � ����� ����������� ���������

������������ ����������� � ������ �� ������ �������� � �������� ��� �������� ����������� ����� ��� � �������� �����. ����� ������ ���������� ���� �����.

���� ���������� ���� ������������ ����� ������ ��� �������� � 1,732 ����, ����� ������ �������� �������. �������� ��������� ������������� �����:

  • ����� �������� � �������� �� �����������;
  • ������������� ������������� ���������������� ���� �������� ������������ ���������� �����;
  • ��� ����� � �� ��������������� ��������;
  • ������������� ������ � ����� ���������� �������������;
  • ������ ������������� �������.

�������� ���� Ih � ���� ������ ����� ���������� �� �����������:

Ih=U�/(Rh+R��+R�+R0).

��������, ��� �������������: ������������� ���� Rh, ����� R��, ���� R� � ���������� � �������� R0, ����������� � ����.

��� ������ �������� �����������, ��� ������� ��������� ���. ���� �������� ����� �������������� �����, ��������, �������� ���� ��� ������� ������� �������������� ��������, � �������� ��������� �� ������������� ���� ��� ����� �����, �� ����� �������, ��� R��=R�=0. ��� �������������� ����� ��������������� ������ ��� ����� �������������.

Ih=U�/(Rh+R0).

��� ������ ���������� � 220 ����� ������� Ih=220/1000=0,22 �. ��� ��� ����������� ��������� 220 ��.

������ ���������� �������, ����� �������� ���������� �������� ������: ��������������� ����� (R��=45 ���) � ����������� ��������� (R�=100 ���).

Ih=220/(1000+45000+10000)=0,0015 �.

�������� ���������� �������� ���� 1,5��.

���������� ���� � ������������� ���������

����� ����������� ������ �������������� ����� �������� ��������� ���� � ����������� �����. ������ ���������� ��������� � ������������� ���� �������� R��, ���������� ����� ������� ���������, ������� �������������� ��� ������������ � ��������� �������������� � ��������� ���������.

���� ���������� ���� ����� ���� �������� ������� �� ���� �������� � ������ �� ���. ���� ������ ��� ���� ������������� ����, �� ��� �������� ����� ���������� �� �������: Ih=U�/(Rh+R��+R�+(R��/3)).

�� ����� ������ ���������������� ������, ����� ������� ������� ������������ ������������ ����� ����� � ���, ��������� ������ ���: Ih=U�/(Rh+(R��/3)).

���� ������������� ���� 220 ����� � ��������� ���� � 90 ���, �� �������: Ih=220/(1000+(90000/3)) =0,007 �. ����� ��� � 7 �� ����� ������ ���������, �� ����������� ������ ���������� �� ������.

������� ��������, ��� �� � ��������������� ������� ��������� �������� ������������� ������ � �����. ���� �� ������, �� ��� �������� �� ���������� ��������, ������� 0,0012 � ��� 1,2 ��.

������:

1. � ������ � ������������� ��������� ������������ ���������� ���������� �����. ��� �������� ������� �� �������� ���������������� ���� ��������;

2. ��� ���������� ��������������� ������������� � ���������� ����� ���� ����� � ����������� ��������� ������������ ���������� ���������, ��� � �������������.

��������� ����� ����������� ������������� � ���������� ���� � ����������� ���������

���������� ������ ������� �������������� ������� �������������� �������, ���� ������ ���� ������� �������� ���������������� ���� � ���������� ����. ����� ������� ����������� � ����� �������, �� ����� ��� ���� ������ ��� �� ����� � ����� ����� �������� � ��������� ����������.

����� ��������� �������� �� �������� ����. �������������� R� �������� ����������� �������� ��������.

������������� �������� R�� ��������� � R0 � Rh ������������ ��� ������������ �������������. �� ���������� ������������: Ih=U�/(Rh+R��+R�).

��� ����, ��� �������, ��� �� ������ �������, ������� ��������� ��� ������, ����� R0=0 ��������� ��������� �������: R��>(U�/Ihg)�Rh.

�������� Ihg ���������� ������� ����������� ����, �������� �������� ������� �� ����� �����������.

������ �����: ������������� ���������������� ���� ���� ����������� ������ ������������ ������� ����� ���������� ������� ������������ ����������������.

�� ���� ������� ��� �������� ������������� ����������� � ������ ������������� ���������. � ���� �� ����� ��������� �� ���� ������������� ��������, � ���� ������, ������� ����� ��� ��������� ��� ����������.

���������� ����

� ����������������� �� ������ �������� ����� ���������� ������, ����� ��������� ���� ��������������� �������� ������� �����. ���� �� ��������� ��� ���� �� �������� ��� ��������� ���������� ���� ������������ �������� ���������, �� ��� ��� � ���� ������ � ����������� �������� ��������.

��� ���� � ����� �������� ������� � ������ ���������� ���, ������� ������� ������ ����� ������� ���� ���������� � ��������, �� ����������� ������� ���������� ������������� ���������. ��� �������� ������� �� ���� ��������� I� � ��������� ��������� ����� r.

�������, ����������� � �������� ���� ����, �������� ��� �������� ���������� ���� U�, ��� �������� �� ����� ��������� ��������. ������� ���� ���������� �������������� ��������, ��� ��������� �����������.

�������� ���������� ���� �������������� �� �������: U�=U�∙β1∙β2.

� ��� ����������� ���������� ���� � ����� ���������� ���� � U�, ������� ���������� �������������� ������������� ���������� ���������� β1 � ������� ������������� ����� � ��� β2. �������� β1 � β2 ����������� � ������������.

�������� ���� ������ ���� ������������� ����������� ����������: Ih=(U�∙β1∙β2)/Rh.

�� ������ ����� ������� � ��������� 2 ������������ ������� ������� � ���������� �� ����� ����������� �������. �� ����������� ��� �������� �������� ����������� ����� ������ ������� ����� � �������� �����, ������� ���������� ����������� ������������� U��.

� ���� �������� ��� ��������� �� ���������: Ih=(U�.�.∙α)/Rh

�������� ������������ ���������� α ����� �������� � �������� 0÷1 � ��������� ��������������, �������� �� U��.

� ������������� �������� ��������� �� �� ������, ��� � ��� �������� ����������� �������� ������������ � ���������� ������ ������������ ����������������.

���� �� ������� ���������� �� ��������� ���� ���������� ����, �� �� ��������� � ���������� ����.

Источник: http://ElectricalSchool.info/main/electrobezopasnost/1808-kak-ocenivaetsja-opasnost-porazhenija.html

Оценка опасности поражения человека в трёхфазных электрических сетях

Оценка опасности поражения электрическим током.

Цель работы: изучить методику оценки и экспериментально оценить опасность поражения человека электрическим током в трехфазных сетях с рабочими напряжениями до 1000 В в различных ситуациях.

1. Трёхфазные сети и их основные характеристики

Трёхфазные электрические сети представляют собой совокупность трёх источников напряжения переменного тока (с частотой 50 Гц для промышленного или бытового применения), соединённых по схеме электрической звезды (рис. 1,а), и линий электропередач, необходимых для подключения потребителей электроэнергии.

Рис. 1. Система напряжений трёхфазной электрической сети

Общую точку, соединяющую выводы генераторов напряжения трёхфазной электрической сети (общую точку электрической звезды), называют нейтралью (N) электрической сети,  а их  другие  выводы, к которым подключаются проводники линий электропередач, называют фазами (A, B, C). Напряжения переменного тока, генерируемые каждым источником трёхфазной электрической сети, называются фазными напряжениями (ÚA , ÚB , ÚC).

Напряжения переменного тока фазных источников сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120 градусов (векторная диаграмма трёхфазного напряжения на рис. 1,б).

Напряжения, действующие между любыми парами фаз электрической сети, называют линейными        (ÚAB, ÚBC, ÚCA).

При равенстве модулей фазных напряжений                        (|ÚA| = |ÚB| = |ÚC| = U) равными будут и модули линейных напряжений: |ÚAB|= |ÚBC| = |ÚCA| = Uл = U .

    Источниками питания трехфазных сетей служат трансформаторы или генераторы.

Линии электропередач в электрических сетях, подключаемые к источнику трёхфазного напряжения, могут быть воздушного или кабельного типа. В том и другом случае проводники электрической сети линий электропередач обладают некоторым активным и ёмкостным сопротивлением изоляции относительно земли:  RA, RB, RC   и CA, CB, CC .

В дальнейшем с целью упрощения расчётов будем полагать, что RA = RB = RC = R  и CA = CB = CC = C.

Комплексное сопротивление изоляции каждой фазы электрической сети относительно земли определяется как результат параллельного соединения активной R и ёмкостной ZC = 1/jC  составляющих:                 Z = R || ZC  = R (1 + j R C)–1 .

Модуль комплексного сопротивления изоляции фазных проводников электрической сети относительно земли определяется по формуле

где    = 2 f ;  f  = 50 Гц – частота электрической сети.

Ёмкость фаз относительно земли определяется типом линии (воздушная, проводная, кабельная), её длиной, высотой подвеса проводов, толщиной фазной изоляции жил кабеля, диаметром его оболочки, т.е.

геометрическими параметрами линии, и не может быть уменьшена.

Особенно большой ёмкость фаз может быть в кабельных линиях большой протяженности, при этом соответственно уменьшается величина модуля комплексного сопротивления изоляции фаз и ослабляется ее защитное действие.

В зависимости от вида нейтрали различают два типа трехфазных электрических сетей:

  •  трёхпроводная сеть с изолированной нейтралью (СИН);
  •  четырёхпроводная сеть с заземленной нейтралью (СЗН).

Нейтраль в СИН хорошо изолирована от земли.

Нейтраль в СЗН подключена к заземляющему устройству с малым сопротивлением. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [1] сопротивление заземления нейтрали R0 в любое время года не должно превышать 4 Ом для фазного напряжения      220 В.

В СЗН  четвёртый (нулевой) проводник подключен к нейтрали N и наряду с фазными проводниками A, B и C является рабочим проводником электрической сети.

При анализе опасности поражения человека током в трехфазной сети различают однофазное и двухфазное прикосновение человека.

При двухфазном прикосновении человек одновременно прикасается к двум фазам сети и попадает под полное линейное напряжение.

При однофазном прикосновении человек, стоящий на основании, электрически связанном с землей, прикасается к одной из фаз сети. В этом случае ток через тело человека зависит от вида нейтрали и режима работы сети.

Общая схема трёхфазной электрической сети при однофазном прикосновении человека показана на рис. 2, где для случая СИН следует условно полагать R0   .

Рис. 2. Общая схема трёхфазной электрической сети

В схеме на рис.

2 с помощью трёхпозиционного переключателя S моделируются режим нормальной работа сети (НР) и аварийные режимы (АР1 и АР2), соответствующие замыканию одной из фаз электрической сети на землю через сопротивление RЗМ.

Возможное прикосновение человека к фазному проводнику на рис. 2 моделируется с помощью сопротивлений тела человека Rh и дополнительного Rдоп (включает сопротивления обуви, пола и др.), в сумме составляющих сопротивление  Rhп..

2. Методика оценки опасности поражения током

Оценка опасности поражения человека  током заклюu001fчается в нахождении значения тока, протекающего через тело человека (основной фактор, влияющий на исход поражения), и сравнении полученного значения с допустимым по соображениям безопасности [2].

Ток, протекающий через тело человека Ih, связан с напряжением прикосновения Uh, приложенным непосредственно к телу человека, и сопротивлением тела человека Rh:  Ih = Uh/Rh = Uhп/Rhп, где Uhп – падение напряжения на сопротивлении Rhп (рис. 2). В худшем случае человек дополнительно не защищен, поэтому Rдоп = 0 и Rhп = Rh.

Согласно ГОСТ 12.1.038-82* [2] при расчётах значение Rh следует выбирать в зависимости от допустимого напряжения прикосновения. Для приближённой оценки опасности обычно используют значение            Rh = 1 кОм.

При этом различают ощутимый, неотпусu001fкающий и фибрилляционный токи и их пороговые, т.е. наиu001fменьшие значения. Ощутимые токи вызывают ощутимые раздражения, неотпусu001fкающие приводят к непреодолимым сокращениям мышц руки, фибрилляционные – к беспорядочному сокращению волокон сердечной мышцы (фибрилл), при котором сердце не в состоянии выu001fполнять функции кровяного насоса.

При частоте 50 Гц пороговое значение ощутимого тока – 1 мА, неотпускающего – 10 мА,  фибрилu001fляu001fционного – 100 мА.

                                 трёхфазной сети

В трехфазной сети различают нормальный режим работы НР и аварийный АР, при котором одна из фаз оказывается замкнутой на землю через небольшое эквивалентное сопротивление замыкания Rзм, составляющее в большинстве случаев десятки и сотни Ом.

Для удобства анализа аварийный режим подразделяют на АР1 и АР2. При АР1 на землю оказывается замкнутой фаза, к которой прикасается человек. При АР2 человек прикасается к исправной фазе сети в момент, когда другая фаза оказывается замкнутой на землю.

На рис. 3 представлена обобщённая эквивалентная схема трёхфазной электрической сети, где переключатель S позволяет анализировать работу сети в режимах НР, АР1 и АР2.                

Рис. 3. Обобщённая эквивалентная схема трёхфазной сети

На основе операции электрического расщепления узлов фаз A и B можно перейти к эквивалентной схеме, представленной на рис. 4.

Рис. 4. Эквивалентная схема трёхфазной сети с расщеплёнными узлами

На этой схеме пунктиром выделен эквивалентный двухполюсник ЭДП, включающий  элементы, характеризующие вид нейтрали, прикосновение человека и режим работы сети.  

Учитывая, что в симметричной трехфазной сети ÚA + ÚB + ÚC = 0 (см. рис. 1,б), схему рис. 4 можно преобразовать в схемы рис. 5.

Рис. 5. Эквивалентное преобразование схемы трёхфазной сети

Приведённая на рис. 5,б схема является обобщенной и используется для определения токов через тело человека при однофазном прикосновении и различных сочетаниях вида нейтрали сети (СИН и СЗН) и режима ее работы (НР, АР1, АР2). При этом в СИН условно принимают R0  , а в СЗН пренебрегают влиянием сопротивлений Z изоляции фаз, так как |Z/3| >> R0.

4. Анализ опасности однофазного прикосновения в СИН

В нормальном режиме работы сети переключатель S схемы рис. 5,б находится в положении НР, и схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,а. Из схемы рис. 6,а следует, что значение тока через тело человека при фазном напряжении U определяется формулой:

                                                                (1)

Если | Z/3 | >> Rhn, то         (2)

где  = 2 f ;  f –частота сети (f = 50 Гц), C и R – емкости и сопротивления изоляции фаз относительно земли.

Рис. 6. Эквивалентные схемы СИН

Если ёмкости изоляции фаз относительно земли малы (C  0), что имеет место в коротких воздушных линиях, то в формуле (2) следует положить C = 0.

Если активные составляющие сопротивления изоляции фаз велики, но существенны ёмкости фаз, что обычно имеет место в длинных кабельных линиях, то, положив R     в формуле (2), получим:

                                         Ih = 3U C .

В аварийном режиме АР1 переключатель S на эквивалентной схеме электрической сети (рис. 5,б) находится в положении АР1, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,б. Для данного режима работы электрической сети практически всегда выполняются условия:

  •  Rhп >> Rзм , поэтому Rhп||Rзм  Rзм ;
  •  Rзм > Rзм , в схеме на рис. 6,в ветвь, содержащую  Z/3, можно исключить. Таким образом, величина тока через тело человека определяется формулой:                     Ih  UAB /(Rhп + Rзм )  U/Rhп.                   (5)5. Анализ опасности однофазного прикосновения в СЗНДля данного типа электрической сети выполняется условие          R0 > Rзм , поэтому Rhп||Rзм  Rзм  и I  Iзм.В этом случае                                                      (7)а ток через тело человека                                                                              (8)В аварийном режиме АР2 переключатель S на эквивалентной схеме сети рис. 5,б находится в положении АР2, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,в, а векторная диаграмма напряжений – на рис. 8.Для данной схемы Úhп = ÚA – Ú0, где Úhп и Ú0 – напряжения на Rhп  и R0 соответственно. В СЗН всегда выполняется соотношение    Rhп >> R0 . Поэтому Ú0 = кÚВ, а U0 = |Ú0 | = к|ÚВ|= =кU, где к = R0/( R0 + Rзм).Как видно из рис. 8, угол МNО = =60o, поэтому длина отрезка МN = =U0cos60o, а длина отрезка МО = =U0sin60o.Из прямоугольного треугольника АМО с учетом того, что |ÚA|=|ÚВ|=U, определяем модуль напряжения Úhп, соответствующий длине отрезка ОА:  Uhп = . Так как длина отрезка АN = U, то  после преобразований получим                                      Uhп = U .                                (9)При этом через человека будет протекать ток Ih = Uhп / Rhп.Таким образом, при режиме АР2 в СЗН опасность поражения током возрастает по сравнению с режимом НР, но чаще – незначительно, так как, как правило,  Rзм >> R0 , поэтому к

Источник: http://refleader.ru/meratyaty.html

Оценка опасности поражения электрическим током при однофазном и двухфазном прикосновении человека при использовании трехфазных сетей с изолированной и заземленной нейтралью

Оценка опасности поражения электрическим током.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током. Меры первой помоши пострадавшим от электрического тока. Способы, применяемые для реанимации пострадавших от электрического тока.

Термическое, электролитическое и биол о гическое действие электрическоготока. Электрические травмы и электрические удары, их виды. Электрический шок.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов и нервных волокон.

Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химических составов.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольным судорожным сокращением мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Все многообразие действия электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы – это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дугой (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения).

Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц.

Различают четыре степени электрических ударов:

I степень – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II степень – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

III степень – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV степень – клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.

Причинами смерти от электрического тока могут быть остановка сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Электрический шок – это тяжелая реакция организма в ответ на сильное электрическое раздражение, сопровождающаяся опасными расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Такое состояние может продолжаться от нескольких минут до суток.

Исход воздействия электрического тока на организм человека зависит отряда факторов, основными из которых являются: величина электрического тока; величина напряжения, воздействующего на организм; электрическое сопротивление тела человека; длительность воздействия тока на организм; род частота тока; путь протекания тока в теле; психофизиологическое состояние организма, его индивидуальные свойства; состояние и характеристика окружающей среды (производственного помещения) – температура, влажность, загазованность и запыленность воздуха и др.

Первая доврачебная помощь при несчастных случаях от поражения электрическим током состоит из двух этапов:

1. освобождение пострадавшего от действия тока;

2. оказание пострадавшему медицинской помощи.

Так как исход поражения зависит от длительности воздействия тока, важно быстрее освободить пострадавшего от дальнейшего действия тока.

Очень важно также быстрее начать оказание пострадавшему медицинской помощи, так как период клинической смерти продолжается не более 7-8 минут. Заключение о смерти пострадавшего может вынести только врач.

При невозможности быстрого отключения установки необходимо отделить

пострадавшего от токоведущих частей, которых он касается. При этом оказывающий помощь должен принять меры, чтобы самому не оказаться в контакте с токоведущей частью или телом пострадавшего.

Меры первой помощи зависят от состояния пострадавшего после освобождения его от действия тока. Если пострадавший находится в сознании, но до этого был в состоянии обморока, его следует уложить на подстилку и до прибытия врача обеспечить полный покой и наблюдать за пульсом и дыханием.

Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но с сохранившимися дыханием и пульсом, то его следует уложить на подстилку, обеспечить приток свежего воздуха, поднести к носу вату, смоченную в нашатырный спирт, обрызгивать лицо холодной водой.

При плохом дыхании пострадавшего (очень редко, судорожно) необходимо делать искусственное дыхание и массаж сердца.

Если у пострадавшего отсутствуют признаки жизни (дыхание и пульс), надо считать его в состоянии клинической смерти и немедленно приступить к его реанимации, то есть производству искусственного дыхания и массажа сердца.

-Искусственное дыхание выполняется с целью насыщения крови кислородом, необходимым для функционирования всех органов и систем.

-Массаж сердца – это искусственные ритмические сжатия сердца пострадавшего, имитирующие его самостоятельные сокращения, с целью искусственного поддержания кровообращения в организме пострадавшего и восстановления нормальных естественных сокращений сердца. При поражении электрическим током производится непрямой массаж сердца, состоящий из ритмического надавливания на переднюю стенку грудной клетки пострадавшего.

При оживлении организма причиной длительного отсутствия пульса у пострадавшего при появлении других признаков реанимации восстановление самостоятельного дыхания, сужение зрачков) может явиться фибрилляция сердца. В таких случаях должна быть произведена дефибрилляция сердца с помощью дефибриллятора прибывшими медицинскими работниками, а доэтого момента должны непрерывно производться искусственное дыхание и

непрямой массаж сердца.

Оценка опасности электропоражения заключается в расчете (или измерении) протекающего через человека тока или напряжения прикосновения и сравнении эти величин с предельно допустимыми их значениями ( и ) в зависимости от продолжительности воздействия тока.

Поражение человека электрическим током может быть вызвано однополюсным (однофазным) или двухполюсным (двухфазным) прикосновением к токоведущей части установки. Однофазное подключение является менее опасным, чем двухфазное, однако оно возникает значительно чаще и является основной причиной электротравматизма.

На исход поражения в этом случае оказывает решающее влияние режим нейтрали электросети.

Более безопасной трехфазной сетью при нормальном режиме ее работы (то есть при сопротивлении фазных проводов относительно земли не менее 500 кОм) при однофазном прикосновении является трехфазная сеть с изолированной от земли нейтралью, а в аварийном режиме, то есть при замыкании одной из фаз на землю через сопротивление, значительно меньше требуемого сопротивления изоляции ( ), является трехфазная сеть с заземленной нейтралью. Напряжение прикосновения при однофазном прикосновении к исправной фазе равно линейному напряжению сети ( ), а в сети с заземленной нейтралью при тех же условиях – напряжение прикосновения всегда меньше линейного хотя и больше фазного ( ).

32.По каким критериям (требованиям) выбирается схема схема трехфазной сети (количество проводов) и режим нейтрали по отношению к земле (изолирована, заземлена) для электропитания технологического оборудования

При выборе схемы трехфазной сети (по количеству проводов) и режима ее нейтрали относительно земли (изолирована либо заземлена) руководствуются двумя требованиями: степенью опасности той или иной сети, а так же ее технологичностью, то есть удобством эксплуатации потребителем электрической энергии. По безопасности предпочтительнее трехфазная сеть в заземленной нейтралью, т.к. она менее опасна в аварийном режиме работы, а по технологичности – четырехпроводная сеть, т.к. в этом случае к сети можно подключать как трехфазные, так и однофазные потребители энергии

33.Какие трехфазные сети по схеме {количество проводов) и режиму нейтрали относительно земли (изолирована, заземлена) применяются на практике и почему?

– трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью (обычно в небольших лабораториях, производственных участках, где используются только трехфазные потребители и когда обеспечивается сопротивление изоляции фазных проводов такой сети по отношению к земле не менее 500 кОм);

– трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтральностью (практически на всех предприятиях, жилых и общественных помещениях);

– трехфазная четырехпроводная сеть с изолированной нейтралью, как исключение, в передвижных установках.

34.Технические мероприятия и средства, применяемые при выполнении работ под напряжением (изолирующие, ограждающие, вспомогательные). Их суть, характеристики и условия применения.

Изолирующие защитные средства служат для изоляции персонала от частей электрооборудования или проводов сети, находящихся под напряжением, а также для изоляции человека от земли (рис. 4.1).

Изолирующие средства делятся на основные и дополнительные.

К основным средствам относятся такие средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение электроустановок и при помощи которых допускаются работы в электроустановках под напряжением и изолируют главным образом руки работающих от токоведущих частей или частей, оказавшихся под напряжением (рис. 4.2).

К ним относятся (в электроустановках напряжением до 1000В) электрические перчатки, инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения (токоискатели) и др.

К дополнительным защитным изолирующим средствам относятся средства, которые сами по себе не могут обеспечить электробезопасность и лишь дополняют защитную роль основных изолирующих средств, изолируя ноги работающих от земли.

К дополнительным защитным изолирующим средствам относятся диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки. Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей и защиты персонала от прикосновения к токоведущим частям оборудования.

К ним относятся временные переносные ограждения (щиты, ограждения–клетки и т.п.), изолирующие накладки, кожухи, предупредительные плакаты и др.

При работах на отключенном оборудовании во избежание электропоражения при ошибочной подаче на него напряжения или появлении наведенного напряжения применяются временные переносные заземления и закоротки.

Предупредительные плакаты служат для предупреждения персонала об опасности, напоминания о принятых мерах безопасности, запрещения подачи напряжения и т.п.

Вспомогательные защитные средства служат для защиты персонала от сопутствующих опасностей и вредностей при работе в электроустановках. К ним относятся: приспособления, предохраняющие от падения с высоты (предохранительные пояса, страхующие канаты и т.п.

); приспособления для безопасного подъема на высоту (стремянки, лестницы, монтерские когти и т.п.

); устройства, защищающие работающих от световых, тепловых, электромагнитных, механических и химических воздействий (защитные очки, респираторы, противогазы, рукавицы и др.).

35. Максимально допустимые значения напряжений электропитания приборов, электрифицированного ручного инструмента, передвижных установок и переносных светильников.

220 В (50 Гц) при использовании установок в помещениях без признаков повышенной и особой опасности поражения электрическим током;

42 В (50 Гц) в помещениях с наличием признаков повышенной опасности поражения электрическим током и при работах в наружных условиях. В таких условиях работы допускается использовать инструмент (переносные установки) до 220 В, но с обязательным применением основных и дополнительных изолирующих средств;

42 В (50 Гц) в помещениях с наличием признаков особой опасности с обязательным применением основных и дополнительных изолирующих средств.

Для электропитания переносных светильников допускаются следующие максимальные значения напряжений:

42 В (50 Гц) в помещениях с наличием признаков повышенной и особой опасности;

12 В (50 Гц) – при работах в особо опасных и неблагоприятных условиях.

36 . Принцип работы защитного заземления как технического способа

обеспечения электробезопасности в электроустановках. Область применения.

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение металлических частей оборудования (например, корпусов), которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции токоведущих частей оборудования (и по другим причинам), с землей посредством заземляющего устройства

Принцип работы: Принцип действия защитного заземления заключается в уменьшении опасности электропоражения за счет снижения напряжения на заземленном корпусе (или других частях) при замыкании на него (или другие части оборудования) питающего напряжения) до значения (где – ток, протекающий через заземлитель; – сопротивление защитного заземления) и выравнивания или снижения разности потенциалов между корпусом установки и землей за счет подъема потенциала земли (основания, на котором стоит человек), возникшего в результате растекания в нем тока.Таким образом, напряжение, действующее на человека в данном случае (напряжение прикосновения) будет равно разности потенциалов на корпусе установки (потенциал рук, ) и на основании (потенциал ног, ): Так как потенциал рук равен напряжению на корпусе, т.е. , то напряжение прикосновения при заземленном корпусе станет равно: ,где – коэффициент напряжения прикосновения, равный . Он зависит от разности потенциалов на корпусе установки и основании (земле).

В связи с тем, что потенциал на поверхности грунта уменьшается в зависимости от расстояния до заземлителя (места стекания тока в землю) по гиперболическому закону (рис. 4.

5), то по мере удаления от места заземления разность потенциалов между корпусом и основанием будет увеличиваться и в зоне электротехнической земли (расстояние равно около 15–20 м), где потенциал на основании (поверхности грунта) приблизительно равен нулю, она станет равной напряжению на корпусе. В этом случае коэффициент напряжения прикосновения =1, а напряжение прикосновения равно:

Область применения:

Заземляющие устройства (заземления) бывают двух типов – выносные и контурные (распределенные) или выполненные в ряд

Контурное (распределенное) заземляющее устройство применяется в случаях, когда необходимо выровнять потенциал на защищаемой площадке с возможными потенциалами заземленных частей оборудования и тем самым уменьшить напряжение прикосновения (и напряжение шага) до безопасных значений.

Для заземления электроустановок в первую очередь должны использоватьсяестественные заземлители водопроводные и другие трубопроводы, проложенные в земле (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов и смесей), металлические и железобетонныеконструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей, свинцовые оболочки кабелей, проложенные в земле, нулевые (нейтральные) провода воздушных линий напряжением до 1000 В, рельсовые пути магистральных неэлектрифицированных железных дорог и др. Защитное заземление применяется в сетях, изолированных от земли(трехфазные трехпроводные сети с изолированной от земли нейтралью, двухпроводные сети переменного и постоянного тока с изолированными от земли проводами или полюсами).

Выносные заземления устраиваются при отсутствии возможности разместить заземлитель в пределах защищаемой площадки, высоком сопротивлении грунта на этой территории и наличии сравнительно на небольшом удалении мест с повышенной проводимостью, а также при рассредоточенном размещении заземляемого оборудования.

При выносном заземлителе коэффициент напряжения прикосновения ( ) близок или равен единице, то есть заземление защищает в данном случае только за счет малого сопротивления заземления. Поэтому этот тип заземлителя чаще всего применяется при малых токах замыкания на землю( ).

К достоинству выносных заземлений можно отнести возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта.

37.Принцип работы зануления как технического способа обеспечения Электробезопасности в электроустановках. Область применения.

Зануление представляет собой преднамеренное электрическое соединение к неоднократно заземленному защитному проводнику сети нетокопроводящих частей оборудования (например, металлического корпуса), которые могут оказаться под напряжением в результате замыкания электропитания на эти части или корпус (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Электрическая схема зануления:

а) в трехфазной трехпроводной сети с заземленной нейтралью;

б) в двухпроводной сети постоянного тока с заземленным полюсом.

При наличии зануления опасность электропоражения при прикосновении к зануленным частям (корпусу) оборудования и при замыкании на них питающего напряжения сети устраняется отключением оборудования от сети в результате срабатывания отключающего устройства (например, перегорания плавкой вставки предохранителя), вызванного большим током короткого замыкания. Так, при замыкании фазы 3 (рис. 4.7а) на зануленный корпус установки образуется цепь короткого замыкания третьей фазы, а возникший большой ток в этой цепи приведет к перегоранию плавкой вставки и отключит поврежденную установку от сети. Так как плавкие предохранители и автоматические выключатели с тепловой защитой срабатывают в течение нескольких секунд, то для снижения напряжения, действующего на человека в течение этого времени, обязательно применение повторного заземления защитного проводника . При этом напряжение прикосновения уменьшится до значения:

,

где – ток, протекающий через повторное заземление; – коэффициент напряжения прикосновения.

Зануление применяется только в сетях с заземленной нейтралью (или заземленным полюсом и проводом в двухпроводных сетях), т.к.

в противном случае при аварийном режиме работы сети, когда одна из фаз сети замыкает на землю через незначительное сопротивление ( ), человек, касающийся корпуса зануленной установки окажется под фазным (в трехфазных сетях), а при пробое питающего напряжения (одной фазы) на корпус (до срабатывания защиты) – под линейным напряжением (рис. 4.8)

Рис. 4.8. Схема зануления в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

При заземленной же нейтрали в аварийном состоянии сети и нормальном режиме установки, напряжение, действующее на человека ( ) без учета повторного заземления будет равно:

что значительно ниже Uф.

Применение защитного заземления в сетях с заземленной нейтралью (заземленным полюсом или проводом в двухпроводных сетях) малоэффективно, так как при замыкании питающего напряжения (одной фазы в трехфазных сетях) на корпус напряжение на нем по отношению к земле достигнет значения превышающего или равного половине фазного (в трехфазных сетях при ):

В этом случае ток замыкания на землю ( ) через защитное заземление ( ) будет недостаточен для срабатывания защиты (рис. 4.7).

Источник: https://studopedia.su/14_20320_otsenka-opasnosti-porazheniya-elektricheskim-tokom-pri-odnofaznom-i-dvuhfaznom-prikosnovenii-cheloveka-pri-ispolzovanii-trehfaznih-setey-s-izolirovannoy-i-zazemlennoy-neytralyu.html

4.2.4 Оценка опасности поражения электрическим током

Оценка опасности поражения электрическим током.

179

восстановления нормальных естественных сокращений сердца. При поражении электрическим током производится непрямой массаж сердца, состоящий из ритмического надавливания на переднюю стенку грудной клетки пострадавшего.

При оживлении организма причиной длительного отсутствия пульса у пострадавшего при появлении других признаков реанимации (восстановление самостоятельного дыхания, сужение зрачков) может явиться фибрилляция сердца.

В таких случаях должна быть произведена дефибрилляция сердца с помощью дефибриллятора прибывшими медицинскими работниками, а до этого момента должны непрерывно производиться искусственное дыхание и непрямой массаж сердца.

Оценка опасности электропоражения заключается в расчете (или измерении) протекающего через человека тока Ih или напряжения прикосновения Uпр и сравнении эти величин с предельно допустимыми их

значениями ( IhПД иU прПД ) в зависимости от продолжительности воздействия тока.

Оценка электропоражения проводится в нормальном режиме работы электроустановки и в аварийном, то есть в режиме, при котором могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с установкой (например, при замыкании электропитания установки на её корпус или другие электропроводящие части в результате

нарушения изоляции).

Оценка опасности в таких случаях позволяет определить необходимость применения способов и средств защиты, а максимально возможные (или фактические) и предельно допустимые значения тока через тело человека или допустимые напряжения прикосновения служат исходными данными для их проектирования и расчета.

Максимально возможные значения тока, протекающего через тело человека при однофазном, однопроводном или однополюсном прикосновении могут быть рассчитаны по формулам, представленным, соответственно, в таблицах 4.1 и 4.2.

Как видно из таблицы 4.1, более безопасной трехфазной сетью при нормальном режиме ее работы (то есть при сопротивлении фазных проводов относительно земли не менее 500 кОм) при однофазном прикосновении является трехфазная сеть с изолированной от земли нейтралью, а в аварийном режиме, то есть при замыкании одной из фаз на землю через сопротивление,

значительно меньше требуемого сопротивления изоляции ( rзм Uпр >Uф ).

Таблица 4.1 Формулы для расчета электрического тока, протекающего через тело

человека ( I h ) при однофазном прикосновении в трехфазных сетях с

различным режимом нейтрали по отношению к земле (изолирована, заземлена).

Характеристики сетиСхема сетиФормула для расчетов
токов
п/п
1234
Трехфазная сеть сПриR1 = R2= R3= R ;
C1= C2= C3= C
изолированной
3 U ф
нейтралью приI&h =или в
3 Rch +Z&
нормальном режиме
действительном виде:
работы, т.е. при
сопротивленииIh =
R (R+6 Rch)
изоляции фазныхRch 1+
22ϖ22
9 R(1+RC )
проводов поch
При C1 = C2= C3= C → 0 (в сетях
отношению к земле Z
небольшой протяженности),Z ≈ R ,
≥500 кОм в сетях
тогда
напряжением до
3 U
1000В.I h=ф
3Rch+ R
Трехфазная сеть с
изолированной
нейтралью приU л
аварийном режимеIh =
работы (одна из фазR ch+rзм
замкнута на землю
через сопротивлениеUпр= Uл
замыкания, rзм r0
четырхпроводная сетьIh ≈;Unp →Uф
с глухозаземленнойRch
нейтралью приб)при rзм Unp >Uф

При выборе схемы трехфазной сети (по количеству проводов) и режима ее нейтрали относительно земли (изолирована либо заземлена) руководствуются двумя требованиями: степенью опасности той или иной сети, а так же ее технологичностью, то есть удобством эксплуатации потребителем электрической энергии.

По безопасности предпочтительнее трехфазная сеть в заземленной нейтралью, т.к. она менее опасна в аварийном режиме работы, а по технологичности – четырехпроводная сеть, т.к. в этом случае к сети можно подключать как трехфазные, так и однофазные потребители энергии.

Исходя из вышеизложенного, на практике применяются следующие электрические сети:

-трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью (обычно в небольших лабораториях, производственных участках, где используются только трехфазные потребители и когда обеспечивается сопротивление изоляции фазных проводов такой сети по отношению к земле не менее 500 кОм);

-трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтральностью (практически на всех предприятиях, жилых и общественных помещениях);

-трехфазная четырехпроводная сеть с изолированной нейтралью, как исключение, в передвижных установках.

182

Таблица 4.2 Формулы для расчета электрического тока, проходящего через тело человека ( Ih ) при однопроводном прикосновении в двухпроводных сетях

переменного (50 Гц) и постоянного тока

ХарактеристикСхема включения человека вФормула для расчета тока
а сетиэлектрическую сеть
п/п
1234
ДвухпроводнаIh =UR1
ясетьR1 R2+R1 Rch +R2
переменного
тока,При R1 = R2 = R
изолированная
отземли в
нормальноми С1 = С2= С → 0
режиме
работы.
Ih ≈U
2Rch + R

183

Продолжениетабл. 4.2

1234
ДвухпроводнаIh =UR1,
R1 Rэ+R1 Rch
ясеть+Rэ Rch
переменного
тока,где R=R2 rзм, –
изолированнаяэR2 + rзм
отземлив
аварийномэквивалентное сопротивление
режиме
работы.
ДвухпроводнаIh =U
3ясетьRch + r0 ;
переменногот.к. Rch >> r0 , то
токас
U
заземленнымIh =
Rch
проводом
(прикосновени
ек
незаземленном
у проводу)
ДвухпроводнаВ установившемся режиме:
ясеть
постоянногоIh=U R1
токавRch ( R1+ R2 ) + R1 R
нормальном
режиме
работы.приR1 = R2 = R
Ih =U;
2Rch + R

184

Окончаниетабл.4.2
234
ДвухпроводнаяВ установившемся режиме:
сеть
постоянногоПриrзм

Источник: https://studfile.net/preview/3676498/page:32/

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях

Оценка опасности поражения электрическим током.

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения.

Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения — линейное и фазное.

Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку — трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В.

При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период — сеть с заземленной нейтралью.

Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала.

Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.

) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека.

К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ — заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука—рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

где

  • Uл — линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;
  • Rчел — сопротивление тела человека.

В сети с линейным напряжением Uл = 380 В при сопротивлении тела человека Rчел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека.

Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

  Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

где

  • Uф — фазное напряжение сети, В;
  • Rчел — сопротивление тела человека, Ом;
  • Rоб — сопротивление обуви человека, Ом;
  • Rп — сопротивление пола (основания), на котором человек стоит, Ом;
  • Ro — сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь — сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании — металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда Rоб = 0 и Rп = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали Ro обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением Uф = 220 В при Rчел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

где

  • 45 000 — сопротивление обуви человека, Ом;
  • 100 000 — сопротивление пола, Ом.

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви Rоб и пола или основания Rп, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека Rчел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где Rиз — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при Rоб = 0 и Rп = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением Uф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы Rиз = 90 000 Ом при Rчел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Какая сеть является более безопасной — с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая — на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Такие точки поверхности почвы считаются находящимися вне зоны растекания тока и называются «землей».

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.

Источник: http://www.ess-ltd.ru/elektrobezopasnost/analiz-opasnosti-porazheniya-tokom/

Book for ucheba
Добавить комментарий