Характер воздействия тока на организм человека.

Лабораторная работа 7

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧИХ МЕСТАХ

Цель работы: изучение средств защиты от опасности поражения электрическим током при однофазном замыкании на корпус оборудования, а также приобретение практических навыков по измерению и оценке сопротивления защитного заземления электрических машин и механизмов.

Общие положения

На промышленных предприятиях используется большое количество различного электрооборудования, что создает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала, так как во многих случаях его действие является неожиданным.

Для защиты от поражения электрическим током все рабочие места, связанные с использованием электроэнергии, должны соответствовать требованиям электробезопасности по ГОСТ 12.1.030-82.

В настоящей работе рассматривается методика анализа электробезопасности на рабочих местах, использующих электроустановку, питающуюся от трехфазной, трехпроводной электрической сети с незаземленной нейтралью.

Защитное заземление – это совокупность металлических проводников заземлителей, находящихся в контакте с землей, и проводников, соединяющих корпуса электрооборудования с заземлителями.

К факторам электробезопасности в этих сетях относятся: хорошая электрическая изоляция электрической сети от «земли» и окружающих предметов, а также применение защитного заземления корпусов оборудования.

Требуемая величина сопротивления изоляции фазных проводов должно быть не менее 500 КОм. Она достигается за счет применения изолирующих материалов (резина, пластмассы, фарфор, стекло и др.).

Под воздействием влаги, агрессивных паров, пыли, вибрации и других факторов сопротивление изоляции может снижаться вплоть до нуля (короткое замыкание на корпус), что приводит к утечкам тока на корпуса оборудования и появлению на их поверхностях опасного напряжения (потенциала).

Для снижения этого потенциала, корпуса оборудования и других токопроводящих предметов преднамеренно электрически соединяют с землей, то есть заземляют.

В качестве заземлителей используют зарытые в почву металлические предметы (трубы, рельсы, арматуру железобетонных конструкций и прочие объекты).

Согласно ПУЭ (правил устройства электроустановок) сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать:

0, 5 Ом – в установках напряжением более 1000 В;

4 Ом – в установках напряжением до 1000 В;

10 Ом – в установках мощностью 100 кВт и меньше и в установках до 1000 В с изолированной нейтралью.

Эффективность защитного заземления тем выше, чем ниже его сопротивление.

При наличии напряжения (потенциала) на корпусе оборудования возникает опасность поражения электрическим током.

Поражение электрическим током происходит в результате прикосновения человека к токоведущим частям, находившимися под напряжением. Величина тока, проходящая через тело человека, зависит от режима нейтрали сети, активного и емкостного сопротивления между фазными проводами и землей, а также схемы включения человека в цепь тока.

Установлено, что путь прохождения тока в теле человека играет существенную роль в исходе поражения. Существует 15 характерных путей тока в теле человека (петли тока). Наиболее распространенные 3 петли тока: рука-рука; рука-нога; нога-нога, голова-нога, голова-рука.

Степень поражения человека электрическим током определяется силой тока, прошедшего через тело человека, и является определяющим фактором при воздействии на организм человека (таблица 7.1.).

Воздействия тока зависит также от сопротивления тела человека колеблется от 500 до 100000 Ом и определяется состоянием кожи, размером поверхности соприкосновения, плотностью контакта, длительностью воздействия и величиной приложенного напряжения.

В зависимости от класса помещений по опасности поражения электрическим током устанавливаются величины безопасного напряжения, не требующие специальных мер защиты.

Для обычных помещений U_без.=36 В, для особо опасных помещений влажность > 75% и t > 25°С U_без.=12 В.

Для предотвращения поражений от электрического тока при случайном прикосновении человека к нетоковедущим частям применяют различные меры защиты: заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов.

Наиболее распространенным видом защиты является защитное заземление.

Защитное заземление – это совокупность металлических проводников заземлителей, находящихся в контакте с землей и проводников, соединяющих корпуса электрооборудования с заземлителем.

Заземлению подлежат металлические нетоковедущие части электрооборудования, которые вследствие неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновении человека.

Таблица 7.1.

Характер воздействия тока на организм человека.

7.2. Анализ опасности поражения током в различных
электрических сетях

7.2.1. Попадание человека в электрическую сеть по схеме рука-рука

При прикосновении к двум фазам трехфазной сети (рис. 7.1.) ток через человека по схеме рука-рука определяется линейным напряжением:

(7.1)

где - линейное напряжение, В;

– фазное напряжение, В;

– сопротивление тела человека, Ом (в расчетах принимаем 1000 м).

Рис. 7.1. Схема двухфазного прикосновения к токоведущим частям.

7.2.2. Воздействие тока на человека по схеме рука-нога

Если человек, стоя на земле, касается одной рукой фазы (рис.7.1), через его тело происходит замыкание на землю, т. к. человек, касаясь провода, соединяет его с землей. Поэтому ток , проходящий через человека, можно представить как ток замыкания на землю 1₃, т. е.

(7.2)

Этот случай равноценен однофазному прикосновению к токоведущим частям.

7.2.3. Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям,
оказавшимися под напряжением

Нетоковедущие части электроустановки, которые при нормальном режиме работы не находятся под напряжением (трансформаторы, выпрямители, корпуса электрооборудования и т. п.), могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции подводящих напряжение проводов.

Прикосновение к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, показано на рис. 7.2, а. Часть тока замыкания на землю проходит через тело человека, зависит от тока замыкания на землю; являясь функцией сопротивления заземления, сопротивления тела человека, сопротивление грунта, на котором стоит человек. В этом случае, ток проходящий через тело человека, можно оценить по следующей упрощенной зависимости:

, (7.3)

где – сопротивление растеканию тока, стоящего на полу (грунте).

, (7.4)

– удельное сопротивление грунта, на котором стоит человек, =0 – для металлического пола и =10⁴ Ом·м – для земляного пола.

Если человек касается незаземленного корпуса, оказавшегося под напряжением, то, как видно из рис. 7.2, б, через человека проходит весь ток замыкания на землю, определяется по формуле 7.2.

Рис.7.2. Схема прикосновения к корпусу, оказавшемуся под напряжением:

а – при исправном заземлении;

б – при отсутствии заземления.

При оценке опасности контакта человека с токоведущими частями введено понятие напряжения прикосновения, это напряжение, возникающее на всей цепи, куда входят сопротивления частей тела человека, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек.

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

U_{пр =}I_ч R_ч (7.5)

Напряжение прикосновения определяется как падение напряжения в сопротивлении тела человека.