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.
Nebezpečnost takového dotyku, posuzovaná podle hodnoty proudu procházejícího lidským tělem, nebo podle napětí dotyku, závisí na řadě faktorů: obvodu pro připojení osoby k obvodu, napětí sítě, obvod samotné sítě, její neutrální režim, kvalita izolace částí vedoucích proud od země, jakož i hodnoty kapacity částí vedoucích proud vzhledem k zemi atd.
Schémata zapojení osoby do elektrického obvodu může být jiný. Nejcharakterističtější jsou však dvě schémata připojení: mezi dvěma vodiči a mezi jedním vodičem a zemí (obrázek 13.5). 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, tj. osoba, která se dotýká dvou fází současně, je zpravidla nebezpečnější, protože nejvyšší napětí v této síti je aplikováno na lidské tělo - lineární, proto projde více proudu (A). lidské tělo:
I h \u003d 1,73 Uf/Rh \u003d Ul/Rh, 7)
kde U l - lineární napětí, tj. napětí mezi fázovými vodiči sítě, rovné V; U f - fázové napětí, tj. napětí mezi začátkem a koncem jednoho vinutí zdroje proudu (transformátor, generátor) nebo mezi fázovým a nulovým vodičem, V.
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 dielektrické galoše nebo holínky, nebo stojí na izolační podlaze nebo na dielektrickém koberci. .
Jednofázové spínání se vyskytuje mnohem častěji, ale je méně nebezpečné než dvoufázové, protože napětí, pod kterým se člověk nachází, nepřekračuje fázové. V souladu s tím je proud procházející lidským tělem menší. Hodnotu tohoto proudu navíc ovlivňuje i neutrální režim zdroje proudu, izolační odpor a kapacita vodičů vůči zemi, odpor podlahy, na které člověk stojí, odpor jeho obuvi a další faktory.
V třífázová třívodičová síť s izolovaným neutrálem síla proudu (A) procházející lidským tělem, když se dotkne jedné z fází sítě během jejího normálního provozu (obrázek 6), je určena následujícím výrazem:
kde Z je impedanční komplex jedné fáze vzhledem k zemi, Ohm, Z \u003d r / (l + jwCr), r a C jsou izolační odpor drátu (Ohm) a kapacita drátu (F ) vzhledem k zemi (pro zjednodušení jsou brány stejné pro všechny drátové sítě).
Proud ve skutečné podobě bude, A:
. (9)
Pokud je kapacita vodičů vůči zemi malá, tj. C » 0, což se obvykle odehrává ve vzduchových sítích malé délky, pak rovnice (15) bude mít tvar
Pokud je kapacita velká a vodivost izolace je nevýznamná, tj. r » ¥, která se obvykle vyskytuje v kabelových sítích, pak podle výrazu (5) bude síla proudu (A) procházející lidským tělem stejná na
, (11)
kde x c je kapacita rovna 1/wС, Ohm; w - úhlová frekvence, rad/s.
Z výrazu (6) 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 vodiče vzhledem k zemi: se zvýšením odporu se nebezpečí snižuje, proto je velmi důležité zajistit v takových sítích vysoký izolační odpor a sledovat jeho stav pro včasnou detekci a odstranění poruch. V sítích s velkou kapacitou vzhledem k zemi se však role izolace vodičů při zajišťování bezpečnosti při dotyku ztrácí, jak je vidět z rovnic (5) a (7).
V třífázová čtyřvodičová síť s uzemněným neutrálem vodivost izolace a kapacitní vodivost vodičů vůči zemi jsou malé ve srovnání s vodivostí neutrální země, proto při určování síly proudu procházejícího lidským tělem, který se dotýká fáze sítě, lze zanedbat.
Během normálního provozu se jeho r a proud I h procházející lidským tělem (obrázek 7) budou rovnat:
I h \u003d Uf / (R h + r 0), (12)
kde r 0 je neutrální zemnící odpor, Ohm.
Zpravidla r 0 £ 10 Ohm, přičemž odpor lidského těla Rh neklesne pod několik set Ohm × m. Bez velké chyby v rovnici (8) tedy můžeme zanedbat hodnotu r 0 a předpokládat, že když se člověk dotkne jedné z fází třífázové čtyřvodičové sítě s uzemněným neutrálem, je prakticky pod fázové napětí U f a proud, který jím prochází, se rovná podílu z dělení U f Rh. Z toho vyplývá, že dotyk fáze třífázové sítě s uzemněným neutrálem při jejím normálním provozu je nebezpečnější než dotyk fáze normálně pracující sítě s izolovaným neutrálem (viz rovnice (6) a (8)).
Analýza nebezpečí porážky prakticky spočívá v určení hodnoty proudu protékajícího lidským tělem v různých podmínkách, ve kterých se může nacházet při provozu elektrických instalací, nebo dotykového napětí. Nebezpečí porážky závisí na řadě faktorů: schéma připojení osoby k elektrickému obvodu, napětí sítě, schéma samotné sítě, režim její neutrálu, stupeň izolace proudu části od země, kapacita částí pod proudem vůči zemi atd.
Jaká jsou schémata pro zapojení osoby do elektrického obvodu?
Nejcharakterističtější jsou dvě spínací schémata: mezi dvěma fázemi elektrické sítě, mezi jednou fází a zemí. Kromě toho je možné se dotknout uzemněných částí bez proudu, které jsou pod napětím, a také zapnout osobu pod krokovým napětím.
Co se nazývá neutrál transformátoru (generátoru) a jaké jsou jeho režimy provozu?
Bod připojení vinutí napájecího transformátoru (generátoru) se nazývá neutrální bod nebo neutrál. Neutrál napájecího zdroje může být izolován a uzemněn.
Uzemněný je neutrál generátoru (transformátoru), připojený k uzemňovacímu zařízení přímo nebo přes nízký odpor (například přes proudové transformátory).
Izolovaný neutrál je neutrál generátoru nebo transformátoru, který není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo k němu připojen přes velký odpor (signalizační, měřicí, ochranná zařízení, tlumivky pro zhášení zemního oblouku).
Jaký je základ pro volbu neutrálního režimu?
Volba schématu sítě a následně neutrálního režimu zdroje proudu se provádí na základě technologických požadavků a bezpečnostních podmínek.
Při napětích do 1000 V se široce používají obě schémata třífázových sítí: třívodičové s izolovaným neutrálem a čtyřvodičové s uzemněným neutrálem.
Podle technologických požadavků je často upřednostňována čtyřvodičová síť, která využívá dvě provozní napětí - lineární a fázovou. Takže ze čtyřvodičové sítě 380 V je možné napájet jak výkonovou zátěž - třífázovou, včetně mezi fázovými vodiči pro lineární napětí 380 V, tak světelnou, včetně mezi fázový a nulový vodič, tedy pro fázové napětí 220 V. Zároveň se elektroinstalace výrazně zlevní použitím menšího počtu transformátorů, menšího průřezu vodičů atd.
Podle bezpečnostních podmínek je na základě situace vybrána jedna ze dvou sítí: podle podmínek dotyku fázového vodiče během normálního provozu sítě je bezpečnější síť s izolovaným neutrálem a během nouzového období je síť s uzemněným neutrálem. Proto je vhodné používat izolované neutrální sítě, když je možné udržet vysokou úroveň izolace sítě a když je kapacita sítě vůči zemi zanedbatelná. Může se jednat o malé rozvětvené sítě, které nejsou vystaveny agresivnímu prostředí a jsou pod neustálým dohledem kvalifikovaného personálu. Příkladem je síť malých podniků, mobilní instalace.
Sítě s uzemněným neutrálem se používají tam, kde nelze zajistit dobrou izolaci elektroinstalace (kvůli vysoké vlhkosti, agresivnímu prostředí apod.) nebo nelze rychle najít a odstranit poškození izolace při kapacitních proudech sítě, z důvodu jeho výrazné rozvětvení dosahují vysokých hodnot, které člověka ohrožují na životě. Mezi takové sítě patří sítě velkých průmyslových podniků, městské distribuční sítě atd.
Dosavadní názor na vyšší míru spolehlivosti sítí s izolovaným neutrálem není dostatečně podložen.
Statistické údaje ukazují, že obě sítě jsou z hlediska spolehlivosti téměř totožné.
Při napětích nad 1000 V do 35 kV mají sítě z technologických důvodů izolovaný neutrál a nad 35 kV uzemněný.
Vzhledem k tomu, že takové sítě mají velkou kapacitu vodičů vzhledem k zemi, je pro osobu stejně nebezpečné dotýkat se vodiče sítě jak izolovanými, tak uzemněnými nulovými vodiči. Proto není z bezpečnostních důvodů zvolen neutrální režim sítě nad 1000 V.
Jaké je nebezpečí dvoufázového dotyku?
Dvoufázový kontakt znamená současný kontakt se dvěma fázemi elektrické instalace, která je pod napětím (obr. 1).
Rýže. 1. Schéma dvoufázového dotyku člověka se střídavou sítí
Dvoufázový dotek je nebezpečnější. Při dvoufázovém dotyku bude proud procházející lidským tělem po jedné z nejnebezpečnějších cest pro tělo (ruka-ruka) záviset na napětí aplikovaném na lidské tělo, které se rovná lineárnímu napětí sítě. stejně jako na odolnost lidského těla:
- U l - lineární napětí, tj. napětí mezi fázovými vodiči sítě;
- R lidé - odpor lidského těla.
V síti s lineárním napětím U l \u003d 380 V s odporem lidského těla R lidí \u003d 1000 Ohm bude proud procházející lidským tělem roven:
Tento proud je pro člověka smrtící. U dvoufázového dotyku je proud procházející lidským tělem prakticky nezávislý na síťovém neutrálním režimu. Dvoufázový kontakt je proto stejně nebezpečný jak v síti s izolovaným, tak uzemněným neutrálem (za předpokladu, že napětí v těchto sítích jsou stejná).
Případy, kdy se člověk dotkne dvou fází, jsou poměrně vzácné.
Čím se vyznačuje jednofázový dotyk?
Jednofázový dotyk je dotyk jedné fáze elektrické instalace, která je pod napětím.
Vyskytuje se mnohokrát častěji než dvoufázový dotyk, ale je méně nebezpečný, protože napětí, pod kterým se člověk nachází, nepřekračuje fázové napětí. V souladu s tím je proud procházející lidským tělem také menší. Kromě toho je tento proud značně ovlivněn neutrálním režimem zdroje proudu, izolačním odporem síťových vodičů vůči zemi, odporem podlahy (nebo základny), na které člověk stojí, odporem jeho bot, odporem podlahy (nebo podstavce), na které člověk stojí, odporem jeho bot a odporem jeho obuvi. a některé další faktory.
Jaké je nebezpečí jednofázového dotyku v síti s uzemněným neutrálem?
Rýže. 2. Schéma osoby dotýkající se jedné fáze třífázové sítě s uzemněným neutrálem
V síti s uzemněným neutrálem (obr. 2) zahrnuje proudový obvod procházející lidským tělem odpor lidského těla, jeho obuvi, podlahy (nebo základny), na které osoba stojí, a také odpor uzemnění. neutrálního zdroje proudu. Vzhledem k uvedeným odporům je proud procházející lidským tělem určen z následujícího výrazu:
- U f - fázové napětí sítě, V;
- R lidé - odpor lidského těla, Ohm;
- R asi - odpor bot člověka, Ohm;
- R p - odpor podlahy (základny), na které osoba stojí, Ohm;
- R o - zemnící odpor neutrálu zdroje proudu, Ohm.
Za nejnepříznivějších podmínek (člověk, který se dotkl fáze, má na nohou vodivé boty - vlhké nebo lemované kovovými hřebíky, stojí na vlhké zemi nebo na vodivém podkladu - kovové podlaze, na uzemněné kovové konstrukci), tzn. R rev \u003d 0 a R p \u003d 0, rovnice má tvar:
Protože odpor neutrálního R o je obvykle mnohonásobně menší než odpor lidského těla, lze jej zanedbat. Pak
Za těchto podmínek je však i jednofázový kontakt i přes nižší proud velmi nebezpečný. Takže v síti s fázovým napětím U f \u003d 220 V při R lidech \u003d 1000 Ohm bude mít proud procházející lidským tělem hodnotu:
Tento proud je pro člověka smrtelný.
Pokud osoba nosí nevodivou obuv (např. gumové návleky) a stojí na izolačním podkladu (např. dřevěné podlaze), pak
- 45 000 - odolnost lidské obuvi, Ohm;
- 100 000 - odpor podlahy, Ohm.
Proud takové síly není pro člověka nebezpečný.
Z výše uvedených údajů je vidět, že izolační podlahy a nevodivé boty mají velký význam pro bezpečnost pracovníků v elektroinstalacích.
Jaké jsou vlastnosti jednofázového dotyku v síti s izolovaným neutrálem?
V síti s izolovaným neutrálem (obr. 3) se proud procházející lidským tělem do země vrací do zdroje proudu přes izolaci vodičů sítě, která má v dobrém stavu vysoký odpor.
Vezmeme-li v úvahu odpor boty R kolem a podlahy nebo základny R p, na které osoba stojí, zapojený do série s odporem lidského těla R lidí, je proud procházející lidským tělem určen rovnicí:
kde R od je izolační odpor jedné fáze sítě vůči zemi, Ohm.
Rýže. 3. Schéma osoby dotýkající se jedné fáze třífázové sítě s izolovaným neutrálem
V nejnepříznivějším případě, když má člověk vodivé boty a stojí na vodivé podlaze, tj. když R vol \u003d 0 a R n \u003d 0, rovnice se výrazně zjednoduší:
V tomto případě bude v síti s fázovým napětím U f \u003d 220 V a fázovým izolačním odporem R \u003d 90 000 Ohmů u R lidí \u003d 1000 Ohmů proud procházející osobou roven:
Tento proud je mnohem menší než námi vypočítaný proud (220 mA) pro případ jednofázového kontaktu za podobných podmínek, ale v síti s uzemněným neutrálem. Je určena především izolačním odporem vodičů vůči zemi.
Která síť je bezpečnější – s izolovaným nebo uzemněným neutrálem?
Za jinak stejných podmínek je osoba, která se dotýká jedné fáze sítě s izolovaným neutrálem, méně nebezpečná než v síti s uzemněným neutrálem. Tento závěr však platí pouze pro normální (bezúrazové) provozní podmínky sítě, za přítomnosti nevýznamné kapacity vzhledem k zemi.
V případě nehody, kdy je jedna z fází zkratována k zemi, může být nebezpečnější síť s izolovaným neutrálem. To je vysvětleno skutečností, že během takové nehody v síti s izolovaným neutrálem se může napětí nepoškozené fáze vzhledem k zemi zvýšit z fáze na lineární, zatímco v síti s uzemněným neutrálem bude zvýšení napětí nevýznamné. .
Moderní elektrické sítě však díky svému rozvětvení a značné délce vytvářejí velkou kapacitní vodivost mezi fází a zemí. V tomto případě je nebezpečí, že se člověk dotkne jedné a dvou fází, téměř stejné. Každý z těchto dotyků je velmi nebezpečný, protože proud procházející lidským tělem dosahuje velmi vysokých hodnot.
Co je to krokové napětí?
Krokovým napětím se rozumí napětí mezi dvěma body proudového obvodu, umístěnými jeden od druhého ve vzdálenosti kroku, na kterém člověk současně stojí. Velikost kroku se obvykle rovná 0,8 m.
U některých zvířat (koně, krávy) je krokové napětí větší než u lidí a dráha proudu zachycuje hrudník. Z těchto důvodů jsou náchylnější k poškození skokovým napětím.
Krokové napětí se vyskytuje kolem bodu, kde proud teče z poškozené elektrické instalace do země. Největší hodnota bude v blízkosti bodu přechodu a nejmenší - ve vzdálenosti větší než 20 m, tedy za limity omezujícími aktuální pole rozptylu v půdě.
Ve vzdálenosti 1 m od zemní elektrody je úbytek napětí 68 % z celkového napětí, ve vzdálenosti 10 m - 92 %, ve vzdálenosti 20 m jsou potenciály bodů tak malé, že mohou prakticky být rovna nule.
Takové body povrchu půdy jsou považovány za mimo aktuální zónu šíření a nazývají se „země“.
Nebezpečí krokového stresu se zvyšuje, pokud osoba, která je mu vystavena, upadne. A pak se napětí kroku zvyšuje, protože dráha proudu již neprochází nohama, ale celým tělem.
Případy zranění lidí vlivem krokového stresu jsou poměrně vzácné. Mohou se vyskytnout například v blízkosti drátu, který spadl na zem (v takových chvílích, než dojde k odpojení vedení, by se do blízkosti místa, kde drát spadl, neměli vpouštět lidé ani zvířata). Nejnebezpečnější krokové napětí při úderu blesku.
Jakmile se dostanete do zóny krokového napětí, měli byste jej po malých krocích opustit ve směru opačném k místu údajného zemního spojení a zejména drátu ležícího na zemi.
II . ELEKTRICKÁ BEZPEČNOST
3. Analýza elektrické bezpečnosti různých elektrických sítí
Důsledek úrazu elektrickým proudem pro člověka je určen proudem procházejícím lidským tělem já h a dotykové napětí U h , výrazně závisí na typu sítě zásobující spotřebitele elektřiny a jejích parametrech, včetně:
- síťové napětí a frekvence;
- síťový neutrální režim;
- schémata pro zapojení osoby do elektrického obvodu;
- izolační odpor fázových vodičů sítě vůči zemi;
- kapacita fázových vodičů sítě vzhledem k zemi;
- režim sítě.
Typická schémata zapojení osoby do elektrického obvodu
Pro osobu v elektrickém obvodu existují různá „schémata připojení“ (typická „schémata připojení“ jsou znázorněna na obr. 3.5 na příkladu sítě IT):
Rýže. 3.5. Typická schémata zapojení osoby do elektrického obvodu
(3.1.)
Z výrazů (3.1.) a (
3.2. ) to následuje s dvoufázovým při dotyku osoba spadne pod síťové napětí sítě bez ohledu na typ sítě, neutrální režim, režim provozu sítě, vodivost fázových vodičůY L1 , Y L2 , Y L3vzhledem k zemi. Takové schéma zapojení osoby do elektrického obvodu je velkým nebezpečím.Případy dvoufázového kontaktu jsou poměrně vzácné a jsou obvykle výsledkem práce pod napětím v elektrických instalacích do 1 kV, což je porušení pravidel a pokynů pro provádění práce.
Rýže. 3.6. Zobecněné schéma pro analýzu třífázových sítí
(3.3)
(3.4)
§ 3. Nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro osobu.
Schéma jednofázového zařazení osoby do sítě třífázového proudu s uzemněným neutrálem.
K úrazu elektrickým proudem dochází, když je v lidském těle uzavřen elektrický obvod. To se stane, když se člověk dotkne alespoň dvou bodů elektrického obvodu, mezi kterými je nějaké napětí. Zařazení osoby do obvodu může nastat podle několika schémat: mezi drátem a zemí, nazývané jednofázové začlenění; mezi dvěma vodiči - dvoufázové spínání. Tato schémata jsou nejtypičtější pro třífázové sítě střídavého proudu. Je také možné propojit dva vodiče a zem současně; mezi dvěma body Země s různými potenciály atd.
Jednofázové zařazení osoby do sítě je přímý kontakt osoby s částmi elektrické instalace nebo zařízení, které jsou normálně nebo náhodně pod napětím. V tomto případě se stupeň nebezpečí poškození bude lišit v závislosti na tom, zda má elektrická síť uzemněný nebo izolovaný neutrál, a také v závislosti na kvalitě izolace vodičů sítě, její délce, režimu provozu a řadu dalších parametrů.
Při jednofázovém připojení k síti s uzemněným neutrálem se člověk dostane pod fázové napětí, které je 1,73krát menší než lineární, a je vystaven proudu, jehož hodnota je určena hodnotou fázové napětí instalace a odpor lidského těla (obr. 69). Dodatečný ochranný účinek poskytuje izolace podlahy, na které osoba stojí, a boty.
Rýže. 69. Schéma jednofázového zařazení osoby do sítě třífázového proudu s uzemněným neutrálem
Ve čtyřvodičové třífázové síti s uzemněným neutrálem tedy proud procházející člověkem zahrnuje odpor jeho těla, stejně jako odpor podlahy, bot a uzemnění neutrálu zdroje proudu (transformátoru , atd.). V tomto případě velikost proudu
kde U l - lineární napětí, V; Rt je odpor lidského těla, Ohm; R p - odpor podlahy, na které se osoba nachází, Ohm; R asi - odpor bot člověka, Ohm; R 0 - neutrální zemnící odpor, Ohm.
Jako příklad zvažte dva případy jednofázového zahrnutí osoby do třífázové čtyřvodičové elektrické sítě s uzemněným neutrálem při U l \u003d 380 V.
Případ s nepříznivými podmínkami. Člověk, který se dotkl jedné fáze, je na vlhké zemi nebo na vodivé (kovové) podlaze, má vlhké boty nebo má kovové hřebíky. V souladu s tím přijímáme odpor: lidské tělo R t \u003d 1000 Ohm, půda nebo podlaha R p \u003d 0; boty R asi \u003d 0.
Neutrální zemnící odpor R 0 = 4 ohmy se vzhledem k jeho nevýznamné hodnotě nebere v úvahu. Lidským tělem prochází proud
být životu nebezpečný.
Příznivý případ. Člověk je na suché dřevěné podlaze s odporem R n = 60 000 ohmů, na nohou má suché nevodivé (gumové) boty s odporem R vol \u003d 50 000 ohmů. Poté projde lidským tělem proud
která je pro člověka dlouhodobě přijatelná.
Suché podlahy a gumová obuv mají navíc výrazně vyšší odolnost ve srovnání s hodnotami akceptovanými pro výpočet.
Tyto příklady ukazují velký význam izolačních vlastností podlahy a obuvi pro zajištění bezpečnosti osob pracujících v podmínkách možného kontaktu s elektrickým proudem.
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 fázové izolace vyrobené z dielektrických materiálů a mající konečnou hodnotu mění pro každou fázi v procesu stárnutí, vlhkosti a prachu odlišně. 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 proud protékající lidským tělem bude určen 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 roven (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 porucha výrazně změní napětí částí elektrické instalace vedoucích proud vůči zemi a uzemněným konstrukcím budovy. 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 sahá do nekonečna, nicméně v reálných podmínkách se již ve vzdálenosti 20 m od zemnící elektrody hustota šířícího proudu a potenciál rovná prakticky 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 zemního vodiče):
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.