Включение человека в электрическую цепь

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Методические указания к лабораторной работе

Цели работы:

Ознакомиться с действием электрического тока на организм человека.
Произвести исследования трехфазных сетей переменного тока напряжением до 1000 В с изолированной и глухозаземленной нейтралью.
Дать оценку опасности электропоражения человека при прикосновении его к токоведущим частям оборудования.
Научиться исследовать эффективность защитного заземления и зануления.

Краткие теоретические сведения

По статистическим данным в России электротравмы на производстве составляют около 5% от общего количества производственных травм, из них с летальным (смертельным) исходом - ≈ 13%.

Статистика показывает, что 75…80% смертельных поражений электрическим током происходит при контакте с напряжением до 1000 В, которое широко применяется на предприятиях (организациях).

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает на него термическое, электромеханическое, электрохимическое и биологическое воздействие.

Анализ производственного травматизма показал, что около 60% несчастных случаев происходят из-за непосредственного соприкосновения с открытыми токоведущими частями, нормально находящимися под напряжением (случайное прикосновение), или в результате подачи напряжения на участок, где работают люди;

более 25% - из-за прикосновения к металлическим частям оборудования, установок, нормально не находящихся под напряжением.

Действие тока на организм человека

Действие электрического тока на организм человека может вызвать внешние и внутренние повреждения.

К внешним повреждениям относятся:

- ожоги. Могут быть вызваны электрической дугой, прохождением тока

значительной величины (более 1А) через тело человека, действие токов высокой

частоты.

Различают четыре степени электрических ожогов: первая – покраснение кожи;

вторая – образование пузырей; третья и четвертая – обугливание и омертвление

тканей;

- металлизация. Возникает при образовании электрической дуги, когда частицы

расплавленного металла или пары его проникают в кожу человека, в этих местах

кожа грубеет, становится жесткой и окрашивается в цвета, зависящие от

соединений проникшего металла;

- электрические знаки (отметки тока). Образуются при плотном контакте тела

человека с токоведущими частями оборудования. Поврежденный участок

представляет собой опухоль круглой или овальной формы кремового цвета с

четко выраженными границами.

К внутренним поражениям относятся: разрыв тканей, растрескивание костей,

электролиз растворов солей в организме, электрические удары (наиболее опасны,

т.к. вызывают поражение нервной системы, нарушение нормальной работы сердца

и органов дыхания, паралич и смерть).

В большинстве случаев электрический ток оказывает на организм человека одновременно

внешние и внутренние воздействия. Исход воздействия зависит от ряда факторов, в том числе от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности действия тока, рода и частоты тока, напряжения, путей протекания тока и индивидуальных особенностей организма человека (см. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ).

Сопротивление организма человека зависит не только от физических свойств тела, но и от сложнейших биохимических и биофизических процессов, протекающих в организме.

Сопротивление тела – переменная величина, зависящая главным образом от электрического сопротивления различных тканей органов человека, которое изменяется в значительных пределах.

Сопротивление тела, Ом*см

Кожа (сухая, чистая, неповрежденная) ………………………………50 – 100 * 10³

Кожа (влажная с повреждениями)…………………………………………… 1 * 10³

Жировая ткань………………………………………………………………… 3 * 10³

Мышечная ткань……………………………………………………….150 – 300

Кровь……………………………………………………………………100 - 200

Исход воздействия электрического тока на организм человека зависит от величины тока. По степени физиологической реакции организма человека принято считать силу тока: до 0,02А (20мА) – безопасной; от 0,02 до 0,05А – опасной;

более 0,05А (50мА) – смертельной.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от длительности воздействия тока на организм человека. Например, при длительности воздействия тока 0,2 с допустимым является ток 0,25А, а при более длительном воздействии и меньшие значения тока могут привести к нарушению деятельности сердца и легких.

Путь прохождения тока через организм человека имеет также существенное значение для исхода поражения электрическим током. Если на пути распространения тока встречаются жизненно важные органы (сердце, лёгкие, мозг), то опасность неблагоприятного исхода от поражения значительно увеличивается.

Из-за наличия в сопротивлении тела человека емкостной составляющей общее сопротивление тела в цепи переменного тока снижается, ухудшая исход поражения.

В цепи постоянного тока ёмкость не является проводником.

Наиболее опасен для человека переменный ток с частотой 50 – 500 Гц. Способность самостоятельно освободится от действия тока такой частоты, у большинства людей сохраняется при очень малой величине тока (6 – 10мА). Дальнейшее повышение частоты не приводит к заметному увеличению опасности.

С ростом напряжения постоянного и переменного тока увеличивается опасность поражения, т.к. уже при 10…12 В происходит пробивание рогового слоя кожи, что ведёт к резкому снижению сопротивления тела и увеличению силы тока, протекающего через тело человека.

Значение предельно допустимых уровней напряжений прикосновения U_пр и токов согласно ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ приведены в приложении 1.

Однако практика показывает, что при напряжении 40 В и ниже, летальный исход от поражения электрическим током явление исключительно редкое (только при крайне неблагоприятных стечениях обстоятельств). Поэтому за безопасное напряжение переменного тока принята величина , не превышающая 42 В, и напряжение постоянного тока не более 110 В.

Всякое воздействие электрического тока на организм человека является в той или иной степени раздражением нервной системы. Сопротивление организма действию электрического тока зависит от физического и психического состояния человека в момент поражения.

Включение человека в электрическую цепь

Вероятность и степень опасности поражения человека электрическим током зависит от того, каким образом произошёл контакт, т.е. включение человека в электрическую цепь. Включение может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение представляет собой прикосновение человека к токоведущей части одной из фаз электроустановки, находящейся под напряжением. Иногда это может быть контакт с токопроводящими частями электроприбора (например металлическим корпусом) на которых присутствует электрический ток, в результате пробоя одной из фаз сети. При этом степень опасности поражения человека зависит от того, в сеть с какой схемой нейтрали (нулевой точки) подключен электроприбор. На практике пользуются одной из двух схем: 1. Сеть с изолированной нейтралью (нулевой точкой) и 2. Сеть с глухозаземлённой нейтралью (нулевой точкой).

При прикосновении человека к корпусу электроустановки (КЭ) на который произошло замыкание фазы в сети с изолированной нейтралью (рис 1), тело человека подвергается воздействию напряжения, величина которого зависит от параметров сети.

Чем меньше сопротивление изоляции (R_А,R_B_,R_C) и чем больше ёмкость в сети относительно земли (С_А,С_В, С_С), тем больше опасность поражения электрическим током.

Если ёмкость сети С_А= С_В= С_С = 0, а сопротивление изоляции (активное сопротивление) R_А= R_B = R_C = R₀, то сила тока, проходящего через тело человека, может быть определена по формуле:

I_чел = 3 U_ф / 3R_чел + R_o = U_л / √3 (R_чел + (R_о / √3))

где U_ф – фазное напряжение (≈ 220 В); U_л – линейное напряжение (380 В);

R_чел – сопротивление тела человека; R_о – сопротивление изоляции.

В случае когда ёмкость сети С_А= С_В= С_С = С, а R_А= R_B = R_C = ∞, то силу тока проходящего через человека можно вычислить по формуле:

I_чел = √3 U_ф / R_чел √ 3/ (R_чел ω С)^-2 +9

где ω – частота переменного тока.

При заземлённой нейтрали (нулевой точке) сети напряжение отдельных фаз по отношению к земле остаются практически постоянными и равными фазному напряжению. При прикосновении человека к корпусу электроустановки, находящейся под напряжением (рис 2), образуется цепь поражения: тело – обувь – пол – земля – рабочее заземление – нейтраль. Напряжение, приложенное к телу человека, представляет собой часть фазного напряжения. В этом случае ток идущий через тело человека, не зависит ни от емкостных токов, ни от токов утечки, поскольку ёмкость и проводимость зашунтированы глухим соединением нейтрали с землёй. Ток проходящий через тело человека можно вычислить по формуле:

I_чел = U_ф / R_чел

В этой формуле сопротивлением рабочего заземления, обуви и пола пренебрегаем.

Сопротивление заземления в основном зависит от электрического сопротивления тех слоёв земли, в которых расположены заземляющие электроды (заземлитель). Сопротивление защитного заземления нормируется, оно не должно превышать установленной нормы.

Для электроустановок включенных в сеть до 1000 В величина сопротивления заземления рассчитывается по формуле:

R_з = U_пр / I_o ≤ Ом

где U_пр – напряжение прикосновения; I_o – сила тока.

В аварийном режиме значения предельно допустимого уровня напряжения прикосновения и тока определяются согласно ГОСТ 12.1.038-82 (см. приложение 2).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: