Zařazení osoby do elektrické sítě může být jednofázové a dvoufázové. Jednofázové spínání je spojení osoby mezi jednou z fází sítě a zemí. Síla úderného proudu v tomto případě závisí na režimu neutrální sítě, odporu osoby, obuvi, podlahy, fázové izolace vzhledem k zemi. Jednofázové spínání se vyskytuje mnohem častěji a často způsobuje úrazy elektrickým proudem v sítích jakéhokoli napětí. Při dvoufázovém spínání se člověk dotkne dvou fází elektrické sítě. Při dvoufázovém zapojení je proud procházející tělem (škodlivý proud) závislý pouze na síťovém napětí a odporu lidského těla a nezávisí na neutrálním režimu síťového napájecího transformátoru. Elektrické sítě se dělí na jednofázové a třífázové. Jednofázová síť může být izolována od země nebo mít zemnící vodič. Na Obr. 1 ukazuje možné možnosti připojení osoby k jednofázovým sítím.
Pokud se tedy člověk dotkne jedné z fází třífázové čtyřvodičové sítě s nulovým vodičem, pak bude prakticky pod fázovým napětím (R3≤ RC) a proudem procházejícím člověkem při běžném provozu síť se prakticky nezmění změnou izolačního odporu a kapacitních vodičů vůči zemi.
Vliv elektrického proudu na lidský organismus
Elektrický proud, který prochází tělem, má tepelný, elektrolytický a biologický účinek.
Tepelné působení se projevuje popálením kůže nebo vnitřních orgánů.
Při elektrolytickém působení dochází v důsledku průchodu proudu k rozkladu (elektrolýze) krve a jiné organické tekutiny provázené destrukcí erytrocytů a metabolickými poruchami.
Biologický účinek se projevuje podrážděním a excitací živých tkání těla, které je doprovázeno spontánními křečovými stahy svalů, včetně srdce a plic.
Existují dva hlavní typy elektrického šoku:
§ úraz elektrickým proudem,
§ úrazy elektrickým proudem.
Elektrické šoky lze zhruba rozdělit do čtyř úrovní:
1. konvulzivní svalové kontrakce bez ztráty vědomí;
2. se ztrátou vědomí, ale se zachováním dýchání a srdeční funkce;
3. ztráta vědomí a zhoršená srdeční činnost nebo dýchání (nebo obojí);
4. klinická smrt, tzn. nedostatek dýchání a oběhu.
Klinická smrt je přechodné období mezi životem a smrtí, začíná od okamžiku, kdy se zastaví činnost srdce a plic. Člověk, který je ve stavu klinické smrti, nejeví žádné známky života: nedýchá, bije srdce, nereaguje na bolest; Oční zornice jsou rozšířené a nereagují na světlo. Je však třeba mít na paměti, že v tomto případě může být tělo stále oživeno, pokud je mu správně a včas poskytnuta pomoc. Doba trvání klinické smrti může být 5-8 minut. Pokud není pomoc poskytnuta včas, pak nastává biologická (skutečná) smrt.
Výsledek úrazu elektrickým proudem pro člověka závisí na mnoha faktorech. Nejdůležitější z nich jsou velikost a doba trvání proudu, druh a frekvence proudu a jednotlivé vlastnosti tělesa.
Stanovení proudového rozptylového odporu jednotlivých zemnících vodičů a postup výpočtu ochranné zemní smyčky pro stacionární technologická zařízení (GOST 12.1.030-81. SSBT. Ochranné uzemnění, nulování)
Realizace uzemňovacích zařízení. Existují umělé zemnící elektrody, určené výhradně pro účely uzemnění, a přírodní vodivé části třetích stran, které jsou v elektrickém kontaktu se zemí přímo nebo prostřednictvím mezilehlého vodivého média používaného pro účely uzemnění.
Pro umělé zemnící elektrody se obvykle používají vertikální a horizontální elektrody.
Jako přirozené uzemňovací vodiče lze použít: vodovodní a jiné kovové trubky uložené v zemi (s výjimkou potrubí hořlavých kapalin, hořlavých nebo výbušných plynů); pažnicové trubky artéských studní, studní, jam atd.; kovové a železobetonové konstrukce budov a konstrukcí, které mají spojení se zemí; olověné pláště kabelů uložené v zemi; štětovnice vodních staveb atd.
Účelem výpočtu ochranného uzemnění je stanovení hlavních parametrů uzemnění - počet, velikost a pořadí umístění jednotlivých zemnících vodičů a zemnících vodičů, při kterých dotyková a kroková napětí při fázovém sepnutí k uzemněnému pouzdru nepřekročí přípustné hodnoty.
Pro výpočet uzemnění jsou vyžadovány následující informace:
1) charakteristika elektrické instalace - typ instalace, typy hlavních zařízení, provozní napětí, způsoby uzemnění neutrálů transformátorů a generátorů atd.;
2) plán elektroinstalace s uvedením hlavních rozměrů a umístění zařízení;
3) tvary a velikosti elektrod, ze kterých se plánuje sestavení navrženého skupinového systému zemních elektrod, jakož i odhadovaná hloubka jejich ponoření do země;
4) údaje o měření měrného odporu půdy v oblasti, kde má být systém zemních elektrod vybudován, a informace o povětrnostních (klimatických) podmínkách, za kterých byla tato měření provedena, a také o vlastnostech klimatické zóny. Pokud se předpokládá, že země je dvouvrstvá, pak je nutné mít měření měrného odporu obou vrstev země a tloušťky horní vrstvy;
5) údaje o přirozených zemnících vodičích: jaké konstrukce lze k tomuto účelu použít a odolnost proti jejich proudovému šíření, získané přímým měřením. Pokud z nějakého důvodu není možné změřit odpor přirozeného uzemňovacího vodiče, je třeba poskytnout informace pro určení tohoto odporu výpočtem;
6) Jmenovitý zemní poruchový proud. Pokud je proud neznámý, pak se vypočítá obvyklými metodami;
7) vypočtené hodnoty přípustných kontaktních (a krokových) napětí a doby trvání ochrany, pokud je výpočet proveden na základě kontaktních (a krokových) napětí.
Výpočet uzemnění se obvykle provádí pro případy, kdy je zemnící elektroda umístěna v homogenní zemi. V posledních letech byly vyvinuty a začaly se uplatňovat inženýrské metody pro výpočet zemnících vodičů ve vícevrstvé půdě.
Při výpočtu zemnících vodičů v homogenní půdě se bere v úvahu odpor horní vrstvy země (vrstva sezónních změn) v důsledku zamrzání nebo vysychání půdy. Výpočet se provádí metodou založenou na použití faktorů využití vodivosti zemní elektrody a nazývá se proto metoda faktoru využití. Provádí se u jednoduchých i složitých konstrukcí skupinových zemnících elektrod.
Při výpočtu zemnících vodičů ve vícevrstvé zemi se obvykle bere dvouvrstvý model země se specifickými odpory horní a spodní vrstvy r1 a r2 a tloušťkou (výkonem) horní vrstvy h1. Výpočet se provádí metodou založenou na zohlednění potenciálů indukovaných na elektrodách, které jsou součástí skupinové zemnící elektrody, a proto se nazývá metoda indukovaných potenciálů. Výpočet zemnících vodičů ve vícevrstvé zemi je pracnější. Poskytuje však přesnější výsledky. Je vhodné jej použít pro složité návrhy skupinového uzemnění, které se obvykle odehrává v elektrických instalacích s účinně uzemněným neutrálem, tedy v instalacích s napětím 110 kV a vyšším.
Při výpočtu uzemňovacího zařízení jakýmkoli způsobem je nutné pro něj určit požadovaný odpor.
Stanovení požadovaného odporu uzemňovacího zařízení se provádí v souladu s PUE.
Pro instalace s napětím do 1 kV musí odpor uzemňovacího zařízení použitého k ochrannému uzemnění exponovaných vodivých částí v systému typu IT splňovat podmínku:
kde Rz je odpor uzemňovacího zařízení, ohm; Upr.adm - dotykové napětí, jehož hodnota se předpokládá 50 V; Iz je celkový zemní poruchový proud, A.
Zpravidla není nutné akceptovat hodnotu odporu uzemňovacího zařízení menší než 4 ohmy. Odpor uzemňovacího zařízení do 10 Ohm je povolen, pokud je splněna výše uvedená podmínka a výkon transformátorů a generátorů napájejících síť nepřesahuje 100 kVA, včetně celkového výkonu transformátorů a (nebo) generátorů pracujících paralelně.
U instalací s napětím nad 1 kV nad 1 kV musí odpor uzemňovacího zařízení odpovídat:
0,5 ohmu s účinně uzemněným neutrálem (tj. s vysokými zemními poruchovými proudy);
250 / Iz, ale ne více než 10 ohmů s izolovaným neutrálem (tj. při nízkých zemních poruchových proudech) a za předpokladu, že uzemňovač je použit pouze pro elektrické instalace s napětím nad 1000 V.
V těchto výrazech je Iz jmenovitý proud zemního spojení.
Během provozu může dojít ke zvýšení odporu proti šíření proudu zemnicího vodiče nad vypočtenou hodnotu, proto je nutné hodnotu odporu zemnicího vodiče pravidelně sledovat.
Zemní smyčka
Zemní smyčka je klasicky skupina vertikálních elektrod malé hloubky spojených vodorovným vodičem, namontovaných v blízkosti objektu v relativně malé vzájemné vzdálenosti.
Jako zemnící elektrody v takovém uzemňovacím zařízení se tradičně používal ocelový úhelník nebo výztuž o délce 3 metry, které se zarážely do země perlíkem.
Jako spojovací vodič byl použit ocelový pásek 4x40 mm, který byl uložen do předem připraveného příkopu hlubokého 0,5–0,7 metru. Vodič byl připojen k osazeným zemnicím elektrodám elektrickým nebo plynovým svařováním.
Pro úsporu místa je zemní smyčka obvykle „složena“ kolem budovy podél zdí (po obvodu). Pokud se na tuto zemnící elektrodu podíváte shora, můžete říci, že elektrody jsou namontovány podél obrysu budovy (odtud název).
Zemní smyčka je tedy zemnící elektroda skládající se z několika elektrod (skupiny elektrod) spojených navzájem a namontovaných kolem budovy podél jejího obrysu.
Případy úrazu elektrickým proudem pro člověka jsou možné pouze tehdy, když je elektrický obvod uzavřen přes lidské tělo, nebo jinými slovy, když se člověk dotkne alespoň dvou bodů obvodu, mezi nimiž je nějaké napětí.
Nebezpečí takového dotyku, odhadované podle velikosti proudu procházejícího lidským tělem, nebo podle napětí při dotyku, závisí na řadě faktorů: na obvodu pro připojení osoby k obvodu, napětí v síti, obvodu sítě samotné, režimu jejího neutrálu, stupně izolace částí pod proudem od země a také od hodnoty kapacity částí pod proudem vůči zemi atd.
Schémata pro zařazení osoby do řetězu mohou být různá. Nejcharakterističtější jsou však dvě spínací schémata: mezi dvěma vodiči a mezi jedním vodičem a zemí (obr. 68). Samozřejmě ve druhém případě se předpokládá, že mezi sítí a zemí je elektrické spojení.
Ve vztahu k AC sítím se první obvod obvykle nazývá dvoufázové spínání a druhý - jednofázový.
Dvoufázové spínání, to znamená, že se člověk dotýká dvou fází současně, je zpravidla nebezpečnější, protože nejvyšší napětí v této síti je aplikováno na lidské tělo - lineární, a proto bude protékat více proudu osoba:
kde Ih je proud procházející lidským tělem, A; UL \u003d √3 Uf - lineární napětí, tj. napětí mezi fázovými vodiči sítě, V; Uf - fázové napětí, tj. napětí mezi začátkem a koncem jednoho vinutí (nebo mezi fázovým a nulovým vodičem), V.
Rýže. 68. Případy zahrnutí osoby do proudového okruhu:
a - dvoufázové zařazení; b, c - jednofázové vměstky
Je snadné si představit, že dvoufázové spínání je stejně nebezpečné v síti s izolovanými i uzemněnými neutrály.
Při dvoufázovém zapnutí se nebezpečí úrazu nesníží ani v případě, že je osoba spolehlivě izolována od země, tedy pokud má na nohou gumové galoše nebo holínky nebo stojí na izolační (dřevěné) podlaze, případně na dielektriku. koberec.
Jednofázové spínání se vyskytuje mnohem častěji, ale je méně nebezpečné než dvoufázové spínání, protože napětí, pod kterým se člověk nachází, nepřekračuje fázové, to znamená 1,73krát menší než lineární. V souladu s tím je proud procházející osobou menší.
Kromě toho je hodnota tohoto proudu ovlivněna také neutrálním režimem zdroje proudu, izolačním odporem a kapacitou vodičů vůči zemi, odporem podlahy, na které člověk stojí, odporem jeho obuvi, odporem jeho bot, odporem a odolností vodičů vůči zemi. a některé další faktory.
V třífázové třívodičové síti s izolovaným neutrálem je proud procházející osobou, když se dotkne jedné z fází sítě během jejího normálního provozu (obr. 69, a), určen následujícím výrazem v komplexu formulář (A):
kde Z je komplexní impedance jedné fáze vzhledem k zemi (Ohm):
zde r a C jsou izolační odpor vodiče (Ohm) a kapacita vodiče (F) vzhledem k zemi (pro jednoduchost jsou brány stejné pro všechny vodiče sítě).
Rýže. 69. Dotyk osoby na drátu třífázové třívodičové sítě s izolovaným neutrálem: a - v normálním režimu; b - v nouzovém režimu
Proud ve skutečné podobě je (A):
, (35)
Pokud je kapacita vodičů vůči zemi malá, tj. C = 0, což se obvykle vyskytuje v nadzemních sítích malé délky, pak rovnice (35) bude mít tvar
, (36)
Pokud je kapacita velká a vodivost izolace je nevýznamná, tj. r ≈ ∞, což se obvykle vyskytuje v kabelových sítích, pak podle výrazu (35) bude proud procházející osobou (A):
, (37)
kde xc \u003d 1 / wC - kapacita, Ohm.
Z výrazu (36) vyplývá, že v sítích s izolovaným neutrálem, které mají nevýznamnou kapacitu mezi vodiči a zemí, závisí nebezpečí pro osobu, která se při normálním provozu sítě dotkne jedné z fází, na odporu dráty vůči zemi: s rostoucím odporem se nebezpečí snižuje.
Proto je velmi důležité v takových sítích zajistit vysoký izolační odpor a sledovat jeho stav, aby bylo možné včas identifikovat a odstranit poruchy.
V sítích s velkou kapacitou vzhledem k zemi se však role izolace vodičů při zajišťování bezpečnosti při dotyku ztrácí, jak je vidět z rovnic (35) a (37).
V nouzovém režimu provozu sítě, tj. když byla jedna z fází zkratována k zemi přes malý odpor gzm, bude proud procházející osobou, která se dotkla zdravé fáze (obr. 69, b), (A):
, (38)
a dotykové napětí (V):
, (39)
Pokud předpokládáme, že rzm = 0 nebo alespoň předpokládáme, že rzm< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
tj. osoba bude pod lineárním napětím.
Ve skutečných podmínkách, gzm > 0, tedy napětí, pod kterým se osoba, která se během nouzového období dotkne zdravé fáze třífázové sítě s izolovaným neutrálem, bude výrazně větší než fázové a poněkud menší než lineární napětí síť. Tento případ dotyku je tedy mnohonásobně nebezpečnější než dotyk stejné fáze sítě při běžném provozu.
práce [viz rovnic (36) a (39), přičemž je třeba mít na paměti, že r/3>rzm].
V třífázové čtyřvodičové síti s uzemněným neutrálem je vodivost izolace a kapacita vodičů vůči zemi malá ve srovnání s vodivostí neutrální země, takže při určování proudu procházejícího osobou dotýkající se fáze sítě, lze je zanedbat.
V normálním režimu provozu sítě bude proud procházející osobou (obr. 70, a):
, (41)
kde r0 je neutrální zemnící odpor, Ohm.
Rýže. 70. Osoba, která se dotýká fázového vodiče třífázové čtyřvodičové sítě s uzemněným nulovým vodičem:
a - v normálním režimu; b - v nouzovém režimu
V běžných sítích r0< 10 Ом, сопротивление тела человека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (41) можно пренебречь значением г0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh
Z toho vyplývá, že dotyk fáze třífázové sítě s uzemněným neutrálem při jejím normálním provozu je nebezpečnější než dotyk fáze normálně fungující sítě s izolovaným neutrálem [srov. rovnice (36) a (41)], ale je méně nebezpečné dotýkat se neporušené fáze sítě s izolovaným neutrálem během nouzového období [srov. rovnice (38) a (41)], protože v některých případech se rzm může jen málo lišit od r0.
Analýza nebezpečí úrazu elektrickým proudem v různých sítích
Porážka člověka elektrickým proudem je možná pouze jeho přímým kontaktem s body elektrické instalace, mezi nimiž je napětí, nebo s bodem, jehož potenciál se liší od potenciálu země. Analýza nebezpečí takového dotyku, odhadovaná podle hodnoty proudu procházejícího osobou nebo napětí kontaktu, závisí na řadě faktorů: schéma připojení osoby k síti, její napětí, neutrální režim , izolace částí vedoucích proud, jejich kapacitní složka atd.
Při studiu příčin úrazu elektrickým proudem je nutné rozlišovat mezi přímým dotykem živých částí elektrických instalací a nepřímým dotykem. První se zpravidla vyskytuje v případě hrubého porušení pravidel pro provoz elektrických instalací (PTE a PTB), druhý - v důsledku nouzových situací, například při poruše izolace.
Schémata zapojení osoby do elektrického obvodu mohou být různá. Nejběžnější jsou však dva: mezi dvěma různými vodiči - dvoufázové připojení a mezi jedním vodičem nebo tělem elektroinstalace, jehož jedna fáze je přerušena, a zemí - jednofázové připojení.
Statistiky ukazují, že k největšímu počtu úrazů elektrickým proudem dochází při jednofázovém spínání a většina z nich se vyskytuje v sítích s napětím 380/220 V. Dvoufázové spínání je nebezpečnější, protože v tomto případě je člověk pod lineárním napětím , zatímco proud procházející osobou bude (v A)
kde Ul - lineární napětí, tzn. napětí mezi fázovými vodiči, V; Uph - fázové napětí, tzn. napětí mezi začátkem a koncem jednoho vinutí (nebo mezi fázovým a nulovým vodičem), V.
Jak je patrné z Obr. 8.1, nebezpečí dvoufázového spínání nezávisí na neutrálním režimu. Neutrál je bod připojení vinutí transformátoru nebo generátoru, který není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo k němu připojen přes zařízení s vysokým odporem (síť s izolovaným neutrálem), nebo přímo připojen k uzemňovacímu zařízení - síti s pevně uzemněný neutrál.
Při dvoufázovém připojení se proud procházející lidským tělem nesníží, když je osoba izolována od země pomocí dielektrických galoš, bot, koberečků, podlah.
Při jednofázovém zařazení osoby do sítě je proudová síla z velké části určena neutrálním režimem. Pro posuzovaný případ bude proud procházející osobou (v A)
, (8.3)
kde w je frekvence; C - fázová kapacita vzhledem k zemi
Rýže. 8.1. Zařazení osoby do třífázové sítě s izolovaným neutrálem:
a - dvoufázové zařazení; b - jednofázové zařazení; Ra, Rt, Rc - elektrický odpor fázové izolace vůči zemi. Ohm; Ca, Cb, Cs - kapacita vodičů vůči zemi, proudy F, Ia, Ib, IC tekoucí do země přes fázový izolační odpor (svodové proudy)
Pro zjednodušení vzorce se předpokládá, že Ra = Rb = Rc = Riz a Ca = Cb = Cc = C.
Ve výrobních podmínkách se izolace fází, vyrobených z dielektrických materiálů a majících konečnou hodnotu, mění pro každou fázi odlišně během stárnutí, vlhkosti, pokrytí prachem. Proto musí být výpočet bezpečných podmínek, který je značně komplikovaný, proveden s ohledem na skutečné hodnoty odporu R a kapacit C pro každou fázi. Pokud je kapacita fází vzhledem k zemi malá, tj. Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d 0 (například ve vzduchových sítích malé délky), pak
Ich \u003d Up / (Rch + Riz / 3), (8.4)
Pokud je kapacita velká (Ca = Cb = Cc se nerovná 0) a Riz je velká (například v kabelových vedeních), pak síla proudu procházejícího lidským tělem bude určena pouze kapacitní složkou:
, (8.5)
kde Xc \u003d 1 / wС - kapacita, Ohm.
Z výše uvedených výrazů je vidět, že v sítích s izolovaným neutrálem je nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro člověka tím menší, čím nižší je kapacitní a čím vyšší je aktivní složka fázových vodičů vůči zemi. Proto je v takových sítích velmi důležité neustále sledovat Riz, aby bylo možné identifikovat a odstranit poškození.
Rýže. 8.2. Zařazení osoby do třífázové sítě s izolovaným neutrálem v nouzovém režimu. Vysvětlivky v textu
Pokud je kapacitní složka velká, pak vysoký fázový izolační odpor neposkytuje potřebnou ochranu.
V případě nouze (obr. 8.2), kdy je jedna z fází zkratována k zemi, bude proud procházející osobou stejný (v A)
Pokud připustíme, že Rzm = 0 nebo Rzm<< Rч (что бывает в реальных аварийных условиях), то, исходя из приведенного выражения, человек окажется под линейным напряжением, т. е. попадет под двухфазное включение. Однако чаще всего R3M не равно 0, поэтому человек будет находиться под напряжением, меньшим Uл, но большим Uф, при условии, что Rиз/3 >> Rzm.
Zemní spojení také výrazně mění napětí proudovodných částí elektroinstalace vůči zemi a uzemněným stavebním konstrukcím. Zemní porucha je vždy doprovázena šířením proudu v zemi, což zase vede k novému typu zranění člověka, a to dotykovému napětí a skokovému napětí. Takové uzavření může být náhodné nebo úmyslné. V druhém případě se vodič v kontaktu se zemí nazývá zemnicí elektroda nebo elektroda.
V objemu země, kudy proud prochází, vzniká tzv. """pole (zóna) šíření proudu". Teoreticky se rozprostírá do nekonečna, nicméně v reálných podmínkách se již ve vzdálenosti 20 m od zemnící elektrody hustota šířícího proudu a potenciál prakticky rovna nule.
Charakter křivky šíření potenciálu v podstatě závisí na tvaru zemnící elektrody. Takže pro jednu polokulovou zemnící elektrodu se potenciál na zemském povrchu bude měnit podle hyperbolického zákona (obr. 8.3).
Rýže. 8.3. Rozložení potenciálu na zemském povrchu kolem polokulové zemní elektrody (f - změna potenciálu zemní elektrody na zemském povrchu; fz - maximální potenciál zemní elektrody při síle zemního poruchového proudu I3; r - poloměr zemnící elektroda)
Rýže. 8.4. Kontaktní napětí s jedinou zemnící elektrodou (f3 - celkový odpor půdy vůči proudu šířícímu se ze zemnící elektrody):
1 - potenciální křivka; 2 - křivka charakterizující změnu Upr jako vzdálenost od zemnící elektrody; 3 - fázový rozpad na těle
V závislosti na umístění osoby v zóně šíření a jejím kontaktu s elektroinstalací b, jejíž tělo je uzemněno a pod napětím, může dojít k pádu osoby pod dotykové napětí Upr (obr. 8.4), definované jako rozdíl potenciálů mezi bod elektrické instalace, kterého se osoba dotýká f3, a bod země, na kterém stojí - fosn (v B)
Nahoru \u003d f3 - phosn \u003d f3 (1 - phosn / f3), (8,7)
kde výraz (1 - fosn/f3) = a1 je koeficient dotykového napětí charakterizující tvar křivky potenciálu.
Z Obr. 8.4 je vidět, že kontaktní napětí bude maximální, když je osoba vzdálená 20 m nebo více od zemnící elektrody (elektrická instalace c) a je číselně rovno potenciálu zemnící elektrody Upr \u003d f3, zatímco a1 \u003d I. Stojí-li osoba přímo nad uzemňovací elektrodou (elektrická instalace a), pak Unp = 0 a a1 = 0. Toto je nejbezpečnější případ.
Výraz (8.7) nám umožňuje vypočítat Unp bez zohlednění dalších odporů v obvodu člověk-zem, tj. bez zohlednění odporu bot, odporu nosné plochy nohou a odporu podlahy. To vše je zohledněno koeficientem a2, proto v reálných podmínkách bude hodnota dotykového napětí ještě menší.
Existují různá schémata pro zapojení osoby do elektrického proudu:
Jednofázový kontakt - dotyk vodiče jedné fáze stávající elektroinstalace;
Dvoufázový kontakt - současný kontakt s vodiči dvou fází stávající elektroinstalace;
Dotýkat se částí elektrických instalací bez vedení proudu, které jsou pod napětím v důsledku poškození izolace;
Zapínání krokového napětí - přepínání mezi dvěma body země (půdy), které jsou pod různými potenciály.
Zvažte nejcharakterističtější schémata pro zahrnutí osoby do elektrického proudu.
Jednofázový dotyk v síti s pevně uzemněným neutrálem. Proud procházející lidským tělem ( já h) s jednofázovým dotykem (obr. 6) sepne v obvodu: fáze L 3 - lidské tělo - základna (podlaha) - neutrální uzemnění - neutrální (nulový bod).
Rýže. 6. Schéma jednofázového dotyku v síti
s pevně uzemněným neutrálem
Podle Ohmova zákona:
Kde R o - neutrální zemnící odpor,
R osn - základní odpor.
Pokud je základna (podlaha) vodivá, pak R základ ≈ 0
Vzhledem ke skutečnosti, že R o " R h, pak
U h = U F
Takový kontakt je extrémně nebezpečný.
Jednofázový kontakt v síti s izolovaným neutrálem. Proud procházející lidským tělem (obr. 7) se bude uzavírat v obvodech: fáze L 3 - lidské tělo - podlaha a poté se vrací do sítě pomocí fázové izolace L 2 a L 1, tj. pak proud následuje obvody: fázové izolace L 2 - fáze L 2 - neutrální (nulový bod) a fázová izolace L 1 - fáze L 1 - neutrál (nulový bod). V obvodu proudu procházejícího lidským tělem jsou tedy fázové izolace zapojeny v sérii s ním. L 2 a L 1 .
Rýže. 7. Schéma jednofázového dotyku v síti
s izolovaným neutrálem
Fázový izolační odpor Z má aktivní ( R) a kapacitní součástky ( S).
R- charakterizuje nedokonalost izolace, tzn. schopnost izolace vést proud, i když mnohem horší než kovy;
S- kapacita fáze vůči zemi je určena geometrickými rozměry pomyslného kondenzátoru, jehož "desky" jsou fáze a země.
V R 1 = R 2 = R 3 = R f a S 1 = S 2 = S 3 = S F proud protékající lidským tělem:
kde Z- impedance izolace fázového vodiče vůči zemi.
Pokud se zanedbá kapacita fází S f = 0 (vzdušné sítě malého rozsahu), pak:
z čehož vyplývá, že velikost proudu závisí nejen na odporu člověka, ale také na odporu izolace fázového vodiče vůči zemi.
Pokud např. R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm, tedy
; U h= 0,0111000 = 110 V
Dvoufázový dotek. Při dvoufázovém dotyku (obr. 8) bude bez ohledu na neutrální režim osoba pod síťovým napětím sítě U l a podle Ohmova zákona:
v U l=380V: já= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Rýže. 8. Schéma dvoufázového lidského dotyku
Dvoufázový kontakt je extrémně nebezpečný, takové případy jsou poměrně vzácné a jsou obvykle výsledkem práce pod napětím v elektrických instalacích do 1000 V, což je porušení pravidel a předpisů.
Dotýkání se kovového pouzdra, které je pod napětím. Dotykem na těleso elektroinstalace (obr. 9), ve kterém je fáze ( L 3) zavřeno na pouzdře, což se rovná dotyku samotné fáze. Proto analýza a závěry pro případy jednofázového dotyku diskutované dříve plně platí pro případ zemního spojení.
Rýže. 9. Schéma osoby dotýkající se kovu
trup pod napětím
Mezi taková onemocnění, která zhoršují výsledek elektrického poranění, patří: zvýšená funkce štítné žlázy, mnoho onemocnění nervového systému, angina pectoris. Za zmínku stojí zejména účinek intoxikace alkoholem. Kromě toho, že člověk ve stavu alkoholové intoxikace častěji chybuje a dochází k úrazu elektrickým proudem, ztrácí v něm vlivem intoxikace alkoholem centrální nervový systém regulační roli v řízení dýchání a krevního oběhu, což značně zhoršuje výsledek léze.
Zařazení osoby do elektrického proudu
Důvody pro zařazení. Osoba je zařazena do obvodu elektrického proudu přímým kontaktem těla s proudovou částí elektroinstalace, která je pod napětím. Obvykle se tak děje z nedbalosti nebo v důsledku chybného lidského jednání a také z důvodu nefunkčnosti elektroinstalace a technických prostředků ochrany. Mezi takové případy patří například:
Dotýkat se živých částí pod napětím, za předpokladu, že jsou bez napětí;
Dotýkat se během opravy, čištění nebo kontroly částí pod proudem, které byly předtím bez napětí, ale u kterých došlo k chybnému zapnutí napájení neoprávněnou osobou nebo samovolnému zapnutí vadného spouštěcího zařízení;
Dotýkat se kovových částí elektrických instalací, které obvykle nejsou pod napětím, ale ukázalo se, že jsou pod napětím vzhledem k zemi kvůli poškození elektrické izolace nebo z jiných důvodů (zkrat k pouzdru);
Výskyt krokového napětí na povrchu vodivé základny (podlahy), po které prochází osoba; atd.
Inkluzní schémata. Osoba se může zapojit do elektrického obvodu dotykem jedné fáze elektrické instalace, která je pod napětím, dvou fází současně nebo nulového ochranného vodiče a fáze. Kontakt s nulovým ochranným vodičem je bezpečný (obr. 2, a, I), ostatní případy mají vážné následky.
Rýže. Obr. 2. Schémata drah průchodu elektrického proudu lidským tělem: a - dotyk drátů; b – výskyt dotykového napětí; c - výskyt skokového napětí; I-dotýkání se neutrálního vodiče; II - dotyk fázového vodiče; III - dotyk fázových a nulových vodičů; IV - dotyk fázových vodičů; 0 - nulový vodič; 1, 2, 3 - fázové vodiče; 4 - neutrální bod; 5- jediná zemnící elektroda (elektroda); A, B, C - elektroinstalace
Jednofázový (jednopólový) kontakt (obr. 2, a, II a III) se vyskytuje nejčastěji při výměně žárovek a péči o svítidla, výměně pojistek a servisu elektroinstalace apod. V neutrálně uzemněném systému bude osoba pod fázovým napětím Uph (ve V), které je menší než lineární Ul:
V souladu s tím bude také menší velikost fázového proudu procházejícího lidským tělem. Pokud je zároveň člověk spolehlivě izolován od země (obut do dielektrických galoš, podlaha je suchá a nevodivá), pak jednofázový dotyk není nebezpečný.
Dvoufázový (dvoupólový kontakt) kontakt je nebezpečnější, protože se člověk dostane pod lineární napětí (obr. 2, a, IV). I při napětí 127 V a vypočteném odporu lidského těla 1000 ohmů bude proud v obvodu smrtelný (127 mA). Při dvoufázovém dotyku se nebezpečí zranění nesníží ani v případě, že je osoba spolehlivě izolována od země (podlahy).
Dvoufázový kontakt se vyskytuje zřídka, obvykle při práci pod napětím, což je přísně zakázáno.
Pokud je poškozena izolace částí vedoucích proud a jsou zkratovány k tělesu elektrického zařízení, může se objevit významný potenciál. Osoba, která se v tomto případě dotkne tělesa elektroinstalace (obr. 2, b), bude pod dotykovým napětím Up (ve V)
kde Ich je hodnota proudu procházejícího člověkem po dráze „paže-noha“, A; Rh - odpor lidského těla, Ohm.
Dotykové napětí je potenciální rozdíl mezi dvěma body elektrického obvodu, kterých se člověk dotkne současně, neboli pokles napětí v odporu lidského těla.
Dotykové napětí se bude zvyšovat se vzrůstající vzdáleností mezi elektrickou instalací a zemnící elektrodou a dosáhne maxima ve vzdálenosti 20 m nebo více. Když fázový vodič spadne na zemský povrch, objeví se zóna šíření proudu (obr. 2, c).
Osoba procházející touto zónou bude pod skokovým napětím (potenciální rozdíl) mezi dvěma body proudového obvodu, které jsou umístěny jeden od druhého ve vzdálenosti kroku (0,8 m). Nejvyšší skokové napětí bude v blízkosti uzavíracího bodu a postupně klesající bude klesat na nulu ve vzdálenosti 20 m.
Ke spadlému drátu byste se neměli přibližovat blíže než na 6-8 m.
Psycho-emocionální bdělost – „faktor pozornosti“ při práci s elektrickým proudem
Vytvoření psycho-emocionální bdělosti mezi pracovníky, „faktor pozornosti“ při práci s elektrickým proudem, je nejdůležitější podmínkou pro osobní prevenci úrazů elektrickým proudem. Tento faktor vychází ze znalosti fyziologického účinku elektrického proudu na organismus při vstupu postiženého do elektrického obvodu.
Zejména „faktor pozornosti“ hraje v mnoha případech lézí rozhodující roli, tj. v podstatě závažnost výsledku léze je do značné míry dána stavem lidského nervového systému v době léze. léze.
Je nutné, aby byl člověk "sebrán", což mu umožňuje očekávat během práce nějakou událost, která vyžaduje pozornost.
Takové tvrzení platí především v případě úrazu elektrickým proudem o napětí 220-300 V. Při vysokých napětích dochází nejčastěji k těžkým následkům popálením elektrickým obloukem. Již nyní existují důvody domnívat se, že riziko popálení roste téměř lineárně v závislosti na hodnotě napětí.
Faktor pozornosti nepochybně způsobuje mobilizaci obranných systémů těla, zlepšuje prokrvení srdečního svalu, průtok krve mozkem hypofýzou a nadledvinami a činí je odolnějšími vůči vnějším podnětům (úraz elektrickým proudem).
Faktorem pozornosti je mnohem obtížnější narušit biosystém automatické regulace nejdůležitějších systémů těla (centrální nervový systém, krevní oběh, dýchání).
Je však třeba poznamenat, že role faktoru pozornosti se zatím dostatečně nepromítá do ochranných opatření pro elektrickou bezpečnost.
Existuje však jistota, že nové pohledy na elektrickou bezpečnost živé tkáně, další studium povahy elektrické aktivity lidského těla odhalí biofyziku mechanismu lidského poranění, která bude zohledněna při vývoji opatření k ochraně před působením elektrického proudu.
Opatření k zajištění bezpečného provozu elektrických zařízení
Technické metody a prostředky ochrany, které zajišťují elektrickou bezpečnost, jsou uvedeny s přihlédnutím k: napájení elektřinou o jmenovitém napětí, druhu a frekvenci proudu; neutrální režim, typ provedení; ekologické předpoklady; možnost odstranění napětí z částí pod proudem; povaha možného dotyku člověka s prvky proudového obvodu.