ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТОКОМ

Оценка опасности поражения заключается в расчете максильно возможного тока, проходящего через тело работающего, I_hили напряжения прикосновения U_при сравнении этих величин с предельно допустимыми значениями в зависимости от продолжительности воздействия этого тока или напряжения прикосновения. Оценка должна проводиться как в нормальном режиме работы электроустановки, так и в аварийном. Под аварийным режимом понимается режим работы неисправной установки, при котором могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с установкой. Оценка опасности электропоражения позволяет определить необходимость применения способов и средств защиты, а фактические и предельно допустимые значения I_h и U_пр служат исходными данными для их проектирования и расчета.

Правила устройства электроустановок предусматривают использование при напряжениях до 1000 В лишь двух схем трехфазных сетей: трехпроводной с изолированной нейтралью и четырехпроводной с глухозаземленной нейталью. По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как в ней возможно применение двух рабочих напряжений – линейного и фазного.

Схемы включения человека в электросеть могут быть различными. Однако наиболее распространенными применительно к сетям переменного тока являются две: когда человек одновременно касается двух проводов (двухфазное включение) или когда он касается лишь одного провода или корпуса электрооборудования, находящегося под напряжением (однофазное включение). Во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Двухфазное включение человека в электрическую сеть с изолированной нейтралью (рис. 3.2) является наиболее опасным, поскольку в данном случае человек находится под наибольшим в данной сети линейным напряжением.

Рис. 3.2. Схема двухфазного включения человека в электрическую сеть:

А, В, С и N - фазные и нулевой провода соответственно

При двухфазном включении, независимо от вида сетей, человек попадает под полное линейное напряжение сети и величина силы тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле

I_ч=U_л/R_ч = ^U^/R₄,

где U_л - линейное напряжение, т.е. напряжение между фазными проводами сети, R_ч; - сопротивление тела человека, Ом; U_ф - фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазным и нулевым проводами), В.

В сети с линейным напряжением 380 В (U_ф = 220 В) при сопротивлении тела человека 1000 Ом ток, проходящий через него, будет равен

I_ч = 1,73 220/1000 = 0,38 А.

Такая сила тока для человека является смертельно опасной.

При двухфазном включении ток, проходящий через тело человека, не зависит от режима нейтрали сети.

Таким образом, опасность поражения человека при двухфазном прикосновении не уменьшится даже в том случае, если он будет надежно изолирован от земли с помощью диэлектрических галош, бот, ковриков, пола.

Статистика свидетельствует, что наибольшее количество электротравм происходит при однофазном включении, причем большинство из них – в сетях с напряжением 380/220 В.

Однофазное включение человека в электрическую сеть (рис. 3.3 и 3.4) менее опасно, так как напряжение, под действием которого оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно будет меньше и сила тока, проходящего через тело человека. Однако в данном случае исход поражения будет определяться режимом нейтрали.

а б

Рис. 3.3. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью

а б

Рис. 3.4. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью: а - при качественной изоляции; б - при аварийном режиме

В трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 3.3) петля тока, проходящего через человека, включает в себя кроме его собственного сопротивления, сопро­тивление обуви, пола, заземления нейтрали источника то­ка. Кроме того, следует иметь в виду, что все эти сопротивения включены в цепь последовательно.

Таким образом, при однофазном включении в электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью ток, проходящий через тело человека, определяется по формуле

I_ч = U_ф/(R_ч + R_об + R_П + R₃),

где R_об, R_п и R₃ – соответственно сопротивления обуви, пола и заземления нейтрали источника тока, Ом.

В наиболее неблагоприятных случаях, когда человек стоит на сырой земле или на металлическом полу и в сырой обуви, т.е. когда сопротивление обуви и пола приближается к нулю, а сопротивление заземления по условиям ПУЭ не должно превышать 10 Ом, сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

I_ч = U_ф / R_ч = 220/1000 = 0,22 А,

что является для него смертельным.

С другой стороны, если человек обут в нетокопроводящую обувь (резиновые галоши с сопротивлением 45 kОм) и стоит на изолирующем коврике или сухом деревянном полу с R_п = 100 kОм, то сила тока, проходящего через тело человека, будет составлять

I_ч = 220/(1000 + 45 000 + 100 000 + 10) = 0,0015 А.

Сила тока 1,5 мА не опасна для человека, что убедительно доказывает, насколько важную роль для безопасности работающих на электроустановках играют нетокопроводящая обувь и изолирующие полы.

В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 3.4) петля тока включает сопротивление самого человека, его обуви, пола, а также сопротивление изоляции проводов сети, которая в исправном состоянии должна быть не менее 500 000 Ом.

В этом случае сила тока, проходящего через тело человека, определяется по формуле

I_ч = U_ф / (R_ч + R_об + R_п + R_из /3),

где R_из - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом. Эта формула справедлива в том случае, когда сопротивления каждой из фаз относительно земли одинаковы, а емкости фаз одинаковы и малы относительно земли, а по величине стремятся к нулю (например, в воздушных сетях небольшой протяженности).

Условия безопасности в этом случае находятся в прямой зависимости от сопротивления изоляции фаз относительно земли: чем качественнее изоляция, тем меньше ток, проходящий через тело человека. Однако в аварийном режиме, когда одна из фаз замыкает на землю или корпус оборудования (рис. 3.4, б) или сопротивление изоляции мало, человек может оказаться под полным линейным напряжением.

В случае аварийной ситуации, при замыкании одной из фаз на землю (R_из = 0), человек может оказаться под действием линейного напряжения, а сила тока, проходящего через него, будет равна

А.

В производственных условиях изоляция фазных проводов, изготовленных из диэлектрических материалов, в процессе старения, увлажнения, воздействия агрессивных сред, истирания, повреждения и т.п. изменяется неодинаково. Поэтому расчет безопасных условий эксплуатации электроустановок осложняется вследствие необходимости учета реальных значений сопротивления изоляции каждой из фаз сети.

При больших значениях емкостей проводов относительно земли (например, в кабельных линиях) сила тока, проходящего через тело человека, будет определяться только емкостной составляющей

где X - емкостное сопротивление одной фазы, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях, когда человек имеет токопроводящую обувь и стоит на токопроводящем полу, сила тока определится из выражения

I_ч = U_ф /(R_ч + R_из /3) = 220 / (1000 + 500 000/3) = 0,0013 А.

Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной из фаз сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем сети с глухозаземленной нейтралью. Однако это положение справедливо лишь для нормальных режимов работы сетей.

Следовательно, вышеприведенные расчеты показывают, что использование трехфазной сети с изолированной нейтралью более безопасно только при нормальных режимах работы, а в аварийных режимах она становится опаснее сети с глухозаземленной нейтралью. Отсюда вытекает необходимость постоянного контроля сопротивления изоляции проводов.

Сети с изолированной нейтралью следует использовать только в тех случаях, когда они мало разветвлены, в сухих беспыльных помещениях без агрессивной среды и опасности повреждения изоляции проводов. Кроме того, при эксплуатации электрической сети должны обеспечиваться небольшая емкость относительно земли и постоянный контроль за ее состоянием.

Электроустановки с рабочим напряжением выше 1000 В представляют значительную опасность при прикосновении к фазе независимо от режима нейтрали. Поэтому для предотвращения поражения током необходимо исключать возможность не только касания, но и приближения человека на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением, поскольку может возникнуть искровой разряд, переходящий затем в электрическую дугу.

В электроустановках напряжением до 35 кВ нейтраль или совсем не заземляют (при низкой силе тока замыкания на землю), или заземляют через реактивную (дугогасящую) катушку, что обусловлено надежностью и эконо­мичностью эксплуатации. При эксплуатации электроустановок с напряжением выше 35 кВ используется только сеть с глухозаземленной нейтралью.

Безопасность эксплуатации электроустановок

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12.1.009). Электробезопасность обеспечиваться:

– конструкцией электроустановок;

– техническими способами и средствами защиты;

– организационными и техническими мероприятиями.

Электроустановки и их части должны быть выполненытаким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

В соответствии с ГОСТ 12.2.007 конструкции электрооборудования по способу защиты человека от поражения током подразделяются на пять классов защиты: 0; 01; I; II и III:

Класс 0 - электрооборудование, которое имеет рабочую изоляцию, но не имеет элементов для заземления, если это оборудование не отнесено к классам II и III;

Класс 01 - электрооборудование, имеющее рабочую изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения этого оборудования к источнику питания;

Класс I - электрооборудование, которое в отличие от электрооборудования класса 01 в проводе для присоединения к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом;

Класс II - электротехническое оборудование, имеющее двойную или усиленную изоляцию, но не имеющее элементов для заземления;

Класс III - электрооборудование, которое не имеет ни внешних, ни внутренних электрических цепей напряжением выше 42 В.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют следующие способы:

· защитное заземление;

· защитное зануление;

· защитное отключение;

· выравнивание потенциала;

· электрическое разделение сети;

· система защитных проводов;

· изоляция токоведущих частей;

· безопасные (малые) напряжения;

· контроль изоляции;

· компенсация токов замыкания на землю;

· средства индивидуальной защиты и др.

Кроме того, для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям защитные ограждения, изоляцию токоведущих частей, предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности и др.

Все вышеперечисленные способы и средства защиты могут использоваться как отдельно, так и в сочетании друг с другом.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: