Електричним струмом

Якщо людина торкається одночасно двох точок електричної частини електроустановки, між якими існує напруга, то при цьому утворюється замкнуте електричне коло, через тіло людини проходить струм. Величина цього струму залежить від схеми дотику людини, напруги кола, схеми самого електричного кола, режиму нейтралі електричного кола, опору тіла людини, якості ізолювання струмоведучих частин від землі, ємності струмоведучих частин відносно землі тощо.

В промисловості, в основному, використовуються трифазні мережі (трипровідні) з ізольованою нейтраллю та чотирипровідні з глухо заземленою нейтраллю.

Нейтраль, або нейтральна точка обмотки джерела електричного живлення, - це точка, напруга якої відносно всіх зовнішніх виводів обмотки однакова за абсолютним значенням. Мережі з ізольованою нейтраллю застосовуються в тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень ізоляції проводів, а ємність мережі відносно землі незначна. До них відносяться малорозгалужені мережі, які не підлягають впливу агресивного середовища та знаходяться під постійним наглядом персоналу. Мережу із заземленою нейтраллю застосовують там, де неможливо забезпечити якісну ізоляцію проводів (через високу вологість, агресивне середовище та ін.), коли не можна швидко знайти або усунути пошкодження ізоляції або коли ємнісні струми електричного кола через значну розгалуженість мережі досягають великих значень, небезпечних для людини.

Найбільшу небезпеку для людини становить двофазний (двополюсний) дотик до електричного кола, тому що в цьому випадку людина опиняється під лінійною напругою мережі. На рис.14.1 наведено одночасний дотик людини до двох полюсів електричного кола постійного струму або однофазного кола і дотик до двох фаз трифазного електричного кола.

Рис. 14, 1. Двофазний (двополюсний) дотик до струмоведучих частин:

а) а мережі постійного струму або однофазного кола;

б) у трифазній мережі

При цьому людина опиняється під робочою напругою мережі і струм, що проходить крізь неї, обчислюється, А:

в мережі постійного струму або однофазному електричному колі:

, (14.3)

де U_Р -робоча напруга мережі, В; R_Л - опір людини; у трифазному електричному колі:

, (14.4)

де U_ЛІН -лінійна напруга, В; U_Ф - фазна напруга, В.

У другому випадку значення струму, що проходить через тіло людини, залежить від лінійної напруги мережі та опору людини. Статистика електротравм свідчить, що такі випадки трапляються рідко.

Найбільша кількість електротравм пов'язана з однофазним (однополюсним) дотиком людини де струмоведучих частин, при цьому напруга, під якою опиняється людина, не перевищує фазної напруги. Якщо людина, що стоїть на землі, торкається одного з полюсів або однієї з фаз електричного кола в мережі з ізольованою нейтраллю то струм замикається через тіло людини, землю і далі через опір ізоляції і ємності фаз (рис. 14.2).

На цьому рисунку опір r_a, r_b, r_c, ємності С_а, С_b, С_с -це розподілені в електричному колі параметри, що зумовлені активною, проводимістю ізоляції та ємністю фаз відносно землі.

Рис. 14.2. Однофазний дотик до струмоведучих частин в мережі з ізольованою нейтраллю

В такій мережі напругою до 1000 В за умови її малої довжини ємнісним опором ізоляції можна знехтувати, і тоді і струм, що проходить крізь людину, дорівнює:

, (14.5)

де r_ІЗ - опір ізоляції фаз мережі відносно землі.

Мережа із заземленою нейтраллю (рис. 14.3) характеризується тим, що нейтральна точка джерела живлення з'єднана і землею через малий опір R_о:

Рис. 14, 3. Однофазний дотик до струмоведучих частин в мережі із заземленою нейтраллю

В мережі із заземленою нейтраллю струм проходить через тіло людини в землю і далі через заземлення нейтралі - в мережу. Практично він не залежить від стану ізоляції і визначається за виразом, А:

, (14.6)

Оскільки R_о - невелике, його можна не брати до уваги. Тоді

, (14.7)

Ми розглянули нормальну роботу мережі. При аварійних режимах (замикання на корпус або замикання на землю) умови змінюються.

Наприклад, якщо одна із фаз замкнена на землю через відносно малий активний опір r₃, величина струму, що проходить через людину при однофазному включенні в мережу із ізольованою нейтраллю (рис. 14.4), буде дорівнювати, А:

, (14.8)

Рис. 14.4. Однофазне включення людини в мережу з ізольованою нейтраллю

Рис. 14.5. Однофазне включення людини в мережу з заземленою нейтраллю

, (14.9)

де U_ЛІН - напруга, під якою опиняється людина, що підключається до працюючого фазного проводу аварійної трифазної мережі з глухозаземленою нейтраллю (рис. 14.5). Як правило, > U_ЛІН > U_Р, тому що фактичний опір завжди більше 0. Таким чином, включення людини в аварійну мережу більш небезпечно, ніж в працюючу на нормальному режимі.

В мережах напругою понад 1000 В небезпека однофазного і двофазного дотиків практично однакова. Кожен із цих дотиків дуже небезпечний.

Дія напруги кроку на людину. При замиканні струмоведучих частин безпосередньо на землю чи на корпуси електрообладнання, що мають зв'язок із землею і струмопровідні основи", електричний струм розтікається від місця замикання рівномірно по всіх напрямках напівсфери об'єму землі. По мірі віддалення від місця розтікання густина струму землі зменшується, оскільки збільшується об'єм землі, по якому проходить струм. На відстані від місця замкнення 20 м і більше густина струму стає настільки малою, що практично приймається рівною 0. Такий саме характер має і розподіл потенціалів навкруг місця замикання на землю (рис.14.6).

Рис. 14.6. Розподіл потенціалу на поверхні землі в зоні розтікання струму півсферичного заземлювача

Людина, що стоїть ногами (у взутті, що проводить струм) в зоні розтікання струму на точках з різними потенціалами, знаходиться під впливом різниці потенціалів або, інакше кажучи, під впливом напруги кроку опиняється включеною в електричне коло, внаслідок чого через тіло людини проходить струм напрямком нога - нога.

Крокова напруга - це різниця потенціалів між двома точками в зоні розтікання струму, що знаходяться на відстані кроку, яка дорівнює 0, 8 м.

Незважаючи на те, що шлях струму нога-нога відноситься до порівняно небезпечних, існує реальна загроза життю людини. Вона полягає в тому, що людина, яка перебуває під кроковою напругою, падає через судоми ніг і це призводить не тільки до збільшення діючої на неї напруги, але й до появи струму, що проходить по одному із самих небезпечних шляхів: рука-нога. Величина крокової напруги залежить від ширини кроку і відстані до місця замкнення на землю.

При виявленні замикань на землю забороняється наближатися до них на відстань менше 4, 0 м в закритих приміщеннях і ближче 3, 0 м на відкритій місцевості. Наближення на меншу відстань припускається тільки з метою виконання робіт по усуненню замикання на землю та при необхідності надання допомоги потерпілим. В цих випадках слід користуватися електрозахисними засобами (діелектричними калошами, ботами, рукавицями та ін.),

У разі необхідності виходу із небезпечної зони або входу до неї для надання допомоги слід віддалятися від місця замикання чи наближатися до нього стрибками на одній нозі, або на двох, або мілкими кроками, що не перебільшують довжину ступні. Це зменшує потенціал крокової напруги практично до 0.