Nebezpečí úrazu elektrickým proudem v různých elektrických sítích. Jak se posuzuje riziko poranění člověka elektroinstalačním proudem v elektrických sítích různých konfigurací?

Existují různá schémata pro připojení osoby k elektrickému obvodu:

Jednofázový dotyk – dotyk vodiče jedné fáze aktivní elektroinstalace;

Dvoufázové dotyky – současné dotyky vodičů dvou fází stávající elektroinstalace;

Dotýkat se částí elektrických instalací bez vedení proudu, které jsou pod napětím v důsledku poškození izolace;

Zapínací krokové napětí je sepnutí mezi dvěma body země (půdy), které jsou pod různými potenciály.

Zvažme nejtypičtější schémata připojení osoby k obvodu elektrického proudu.

Jednofázový kontakt v síti s pevně uzemněným neutrálem. Proud procházející lidským tělem ( Ih) s jednofázovým dotykem (obr. 6) sepne v obvodu: fáze L 3 – lidské tělo – základna (podlaha) – nulový zemnící vodič – nulový bod (nulový bod).

Rýže. 6. Schéma jednofázového dotyku v síti

s pevně uzemněným neutrálem

Podle Ohmova zákona:

Kde R o – neutrální zemnící odpor,

R základna - odolnost základny.

Pokud je základna (podlaha) vodivá, pak R základ ≈ 0

Vzhledem ke skutečnosti, že R O" R h, Že

Uh = U F

Takový dotyk je extrémně nebezpečný.

Jednofázový dotyk v síti s izolovaným neutrálem. Proud procházející lidským tělem (obr. 7) bude uzavřen v obvodech: fázový L 3 – lidské tělo – podlaha a následně se vrací do sítě fázovou izolací L 2 a L 1, tzn. 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 proudovém obvodu procházejícím lidským tělem jsou tedy fázové izolace zapojeny do série 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.

Na R 1 = R 2 = R 3 = R f a S 1 = S 2 = S 3 = S F proud protékající lidským tělem:

Kde Z- celkový izolační odpor fázového vodiče vůči zemi.

Pokud se zanedbá fázová kapacita S f = 0 (krátké letecké sítě), pak:

z čehož vyplývá, že velikost proudu závisí nejen na odporu člověka, ale také na izolačním odporu fázového vodiče vůči zemi.

Pokud např. R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm, tedy

; Uh= 0,0111000 = 110 V

Dvoufázový dotyk. Při dvoufázovém dotyku (obr. 8), bez ohledu na neutrální režim, bude osoba pod síťovým napětím sítě U l a podle Ohmova zákona:

na U l = 380 V: já= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.

Rýže. 8. Schéma dvoufázového lidského dotyku

Dvoufázový dotyk je extrémně nebezpečný, takové případy jsou poměrně vzácné a jsou zpravidla výsledkem práce pod napětím v elektrických instalacích do 1000 V, což je porušení pravidel a pokynů.

Dotýkání se kovového těla, které je pod napětím. Dotykem tělesa elektroinstalace (obr. 9), ve kterém je fáze ( L 3) zavřeno u těla, což odpovídá dotyku samotné fáze. Proto analýza a závěry pro případy jednofázových kontaktů diskutované výše jsou plně použitelné pro případ poruchy rámu.

Rýže. 9. Schéma osoby dotýkající se kovu

tělo pod napětím

K velkému procentu úrazů způsobených elektrickým proudem dochází, když se člověk dotkne kovových částí nebo krytů elektrických instalací, které se náhodně stanou pod napětím v důsledku selhání izolace.

Závažnost úrazu elektrickým proudem závisí na proudu procházejícím lidským tělem, frekvenci proudu, fyziologickém stavu těla, době působení proudu, dráze proudu v těle a provozních podmínkách.

V tomto případě se člověk ocitne pod dotykovým napětím - napětím mezi dvěma body obvodu zemního poruchového proudu (k tělu) při současném dotyku

Kde - proud procházející lidským tělem, A;

-odolnost lidského těla, Ohm.

Maximální přípustné hodnoty dotykových napětí a proudů protékajících lidským tělem, určené pro návrh způsobů a prostředků ochrany osob při interakci s elektroinstalací, jsou normalizované /2/ a v nouzovém režimu průmyslových elektroinstalací s napětím nad do 1000 V střídavý proud 50 Hz s dobou expozice delší než 1 c by neměla překročit
= 20 V a = 6 mA.

Hodnoty dotykových napětí a proudu protékajícího lidským tělem závisí na řadě faktorů: obvod připojení osoby k elektrické síti, síťové napětí, obvod samotné sítě, režim jeho neutrálu, stupeň izolace živých částí od země, stejně jako kapacita živých částí vůči zemi atd. .P. Tato závislost musí být známa při posuzování konkrétní sítě na základě bezpečnostních podmínek, výběru a výpočtu vhodných ochranných opatření atd.

Přitom předpokládáme, že odpor podkladu, na kterém člověk stojí (země, podlaha atd.), stejně jako odpor jeho bot, je nevýznamný a rovný nule.

Odpor lidského těla se velmi liší (od 400 do 100 000 ohmů) v závislosti na stavu pokožky (suchá, mokrá, čistá, poškozená atd.), hustotě kontaktu, kontaktní ploše, proudu protékajícím lidským tělem a dotykovém napětí , a také na době vystavení osoby proudu.

Při napětích do 1000 V se u nás používají především dva třífázové proudové síťové obvody - čtyřvodičové s uzemněným neutrálem s napětími 220/127, 380/220 a 660/380 V a třívodičové s izolovaným neutrál s napětím 36, 42, 127, 220, 380 a 660 V.

Pojďme si rozebrat nebezpečí úrazu elektrickým proudem při běžném provozu sítí.

2.1. Třífázová čtyřvodičová síť s pevně uzemněným neutrálem

Uvažujme síť 380/220 V (obr. 1).

P lidský kontakt s tělem elektrické instalace, která je pod napětím ve čtyřvodičové síti

Za normálního síťového provozu má izolační odpor fázového a neutrálního vodiče vůči zemi ve srovnání s odporem neutrálního uzemnění velmi vysoké hodnoty a s určitým předpokladem může být přirovnán k nekonečnu, tzn.
.

V tomto případě proud protékající lidským tělem

Kde = 220 V - fázové napětí, tzn. v tomto případě napětí mezi začátkem a koncem jednoho vinutí transformátoru.

- odpor uzemňovacího zařízení, ke kterému je připojen neutrál transformátoru, Ohm.

V souladu s PUE /1/ nejvyšší hodnota je 66 ohmů; odpor lidského těla , neklesne pod několik stovek ohmů. Bez velké chyby tedy můžeme hodnotu zanedbat , tj.

Člověk se tak při dotyku těla elektroinstalace, která je pod napětím v síti s pevně uzemněným neutrálem, ocitne prakticky pod fázovým napětím, tzn. v tomto případě pod napětím mezi fázovým a nulovým vodičem.

Únik trvalý proud přes lidské tělo způsobuje bolest v místě kontaktu a v kloubech končetin. Zpravidla účinek stejnosměrného proudu na lidské tělo způsobuje popáleniny nebo bolestivý šok, které v těžkých případech mohou vést k zástavě dechu nebo srdce.

V případě, že se osoba dotkne jednofázové nebo dvoufázové sítě střídavého proudu v jakémkoli režimu sítě vzhledem k zemi (izolované od země, s uzemněným sloupem, s uzemněným středem), protože v tomto případě je proud procházející člověkem určen pouze elektrickým odporem jeho těla.

Stupeň nebezpečí a výsledek úrazu elektrickým proudem závisí: na schématu „připojení“ osoby k elektrickému obvodu; v elektrické síti:

třífázový čtyřvodič s uzemněným neutrálem;

třífázový s izolovaným neutrálem.

Elektrický šok osobě může způsobit jednopólový (jednofázový) nebo dvoupólový (dvoufázový) kontakt s živou částí instalace.

Jednofázové připojení je méně nebezpečné než dvoufázové, ale vyskytuje se mnohem častěji a je hlavní příčinou úrazů elektrickým proudem. V tomto případě má neutrální režim elektrické sítě rozhodující vliv na výsledek porážky.

Když se dotknete jedné z fází sítě s izolovaným neutrálem v sérii s lidským odporem, zapnou se izolační a kapacitní odpory vůči zemi ostatních dvou nepoškozených fází.

Schéma osoby dotýkající se jedné fáze sítě s uzemněným neutrálem

S rostoucím izolačním odporem se snižuje riziko úrazu elektrickým proudem.

Při nouzovém provozu stejné sítě, kdy dojde k pevné poruše mezi fází a zemí, může napětí v neutrálním bodě dosáhnout fázového napětí, napětí nepoškozených fází vůči zemi se rovná síťovému napětí. V tomto případě, pokud se člověk dotkne jedné fáze, bude pod lineárním napětím a proud jím bude protékat podél cesty „paže-noha“. V této situaci nehraje izolační odpor vodičů žádnou roli ve výsledku zranění. Takový elektrický šok vede nejčastěji ke smrti.

Příklady naznačují, že za stejných okolností je jednofázové připojení osoby k síti s izolovaným neutrálem méně nebezpečné než k síti s uzemněným neutrálem.

Nejnebezpečnější je dvoufázové připojení osoby k elektrické síti, protože se dostává pod lineární napětí sítě bez ohledu na neutrální režim a provozní podmínky sítě.

7.9. Trvání aktuální expozice.

Doba trvání současné expozice je často faktorem, na kterém závisí konečný výsledek zranění. Čím delší je účinek elektrického proudu na lidské tělo, tím závažnější jsou následky poškození. Po 30 s klesne odpor lidského těla vůči toku proudu přibližně o 25% a po 90 s - o 70%.

Bylo zjištěno, že elektrický šok je možný pouze tehdy, když je lidské srdce zcela v klidu, když nedochází ke stlačení (systole) nebo relaxaci (diastole) srdečních a síní. Dopad proudu se proto krátkodobě nemusí shodovat s fází úplné relaxace, nicméně vše, co zvyšuje rychlost práce srdce, zvyšuje pravděpodobnost srdeční zástavy při elektrickém výboji libovolné délky. Mezi tyto důvody patří: únava, vzrušení, hlad, žízeň, strach, alkohol, drogy, některé léky, kouření, nemoc atd.

Elektrický šok člověka v důsledku elektrického vlivu, tedy průchodu proudu člověkem, je důsledkem jeho dotyku 2 bodů elektrického obvodu, mezi nimiž je nějaké napětí. Nebezpečnost takového dotyku se posuzuje, jak známo, podle proudu procházejícího lidským tělem nebo napětím, pod kterým se ocitne. Je třeba poznamenat, že dotykové napětí závisí na řadě faktorů: obvod připojení osoby k elektrickému obvodu, síťové napětí, obvod samotné sítě, režim jeho neutrálu, stupeň izolace živých částí od země, stejně jako kapacita živých částí vůči zemi atd.

V důsledku toho výše uvedené nebezpečí není jednoznačné: v jednom případě bude zahrnutí osoby do elektrického obvodu doprovázeno průchodem malých proudů přes něj a nebude příliš nebezpečné, v jiných případech mohou proudy dosáhnout významných hodnot hodnoty, které mohou vést ke smrti. Tento článek zkoumá závislost nebezpečí zapojení člověka do elektrického obvodu, tedy hodnoty dotykového napětí a proudu procházejícího člověkem, na uvedených faktorech.

Tato závislost musí být známa při posuzování konkrétní sítě podle bezpečnostních podmínek, výběru a výpočtu vhodných ochranných opatření, zejména uzemnění, uzemnění, ochranného vypnutí, zařízení pro sledování izolace sítě atd.

V tomto případě ve všech případech, kromě těch, které jsou konkrétně uvedeny, budeme předpokládat, že odpor základny, na které člověk stojí (země, podlaha atd.), stejně jako odpor jeho obuvi, je nevýznamný, a proto může být považováno za rovné nule.

Takže nejtypičtější schémata pro připojení osoby k elektrickému obvodu při náhodném dotyku živých vodičů jsou:

1. Spojení mezi dvěma fázovými vodiči obvodu,

2. Spojení mezi fází a zemí.

Samozřejmě ve druhé možnosti se předpokládá, že daná síť je elektricky spojena se zemí například z důvodu uzemnění neutrálu zdroje proudu nebo z důvodu špatné izolace vodičů vůči zemi, nebo z důvodu přítomnost velké kapacity mezi nimi.

Dvoufázový dotyk je považován za nejnebezpečnější, protože v tomto případě je na lidské tělo aplikováno lineární napětí 380 voltů a proud procházející tělem nezávisí na síťovém diagramu a režimu jeho neutrálu.

Dvoufázové dotyky se vyskytují velmi zřídka a jsou spojeny hlavně s prací pod napětím:

Na elektrických panelech, sestavách a venkovních vedeních;

Při používání vadných osobních ochranných prostředků;

Na zařízení s nechráněnými živými částmi atd.

Jednofázový dotyk je obvykle považován za méně nebezpečný, protože proud procházející člověkem je v tomto případě omezen vlivem řady faktorů. Ale v praxi se to děje mnohem častěji než dvoufázové. Tématem tohoto článku je proto analyzovat pouze případy jednofázového dotyku v uvažovaných sítích.

Pokud dojde ke zranění osoby elektrickým proudem je nutné přijmout opatření k vysvobození postiženého z proudu a okamžitě mu začít poskytovat první pomoc.

Osvoboďte člověka od účinků proudu nutné co nejrychleji, ale je třeba přijmout opatření. Pokud je postižený ve výšce, je třeba učinit opatření, aby nemohl spadnout.

Dotýkání se nabitého člověka, je nebezpečný a při provádění záchranných prací je nutné důsledně dodržovat určitá opatření proti možnému úrazu elektrickým proudem osob provádějících tyto práce.

Nejjednodušší způsob, jak vysvobodit oběť z proudu, je odpojení elektrické instalace nebo té její části, které se člověk dotkne. Při vypnuté instalaci může zhasnout elektrické světlo, takže při nedostatku denního světla musíte mít připraven další zdroj světla - lucernu, svíčku atp.

Po vypuštění oběti z proudu je nutné zjistit stupeň poškození a podle stavu poškozeného mu poskytnout lékařskou pomoc. Pokud postižený neztratil vědomí, je nutné mu poskytnout odpočinek, a pokud dojde ke zranění nebo poškození (pohmožděniny, zlomeniny, vykloubení, popáleniny apod.), musí mu být poskytnuta první pomoc do příjezdu lékaře nebo převezení na nejbližší zdravotnické zařízení.

Pokud postižený ztratil vědomí, ale stále dýchá, je nutné jej položit naplocho a pohodlně na měkkou podestýlku - deku, oblečení apod., odepnout obojek, pásek, sundat omezující oděv, vyčistit dutinu ústní od krve a hlen, zajistit přísun čerstvého vzduchu, dát čpavek čichat, pokropit vodou, potřít a prohřát tělo.

Při absenci známek života (při klinické smrti nedýchá ani puls, oční zornice jsou rozšířené v důsledku nedostatku kyslíku v mozkové kůře) nebo přerušovaného dýchání by měl postižený rychle vysvobodit postiženého z oděvu, který ho omezuje. dýchání, vyčistit ústa a provádět umělé dýchání a srdeční masáž.

1) Jednofázový kontakt se síťovým vodičem s izolovaným neutrálem s dobrou izolací (obr. 1):

Obrázek 1 - Jednofázové připojení osoby k elektrické síti.

Proud procházející člověkem I h se vrací do zdroje proudu přes izolaci vodičů sítě, která má v dobrém stavu vysoký izolační odpor R od. Až 1000 V R od se rovná 0,5 MOhm nebo více. Proud procházející lidským tělem je určen výrazem:

(1)

kde Rh je odpor lidského těla, pro výpočty se bere 1000 ohmů;

R od - fázový izolační odpor vůči zemi;

U f - fázové napětí

Vezmeme-li v úvahu odpor bot R okolo a podlahy R p, zapojený do série s odporem lidského těla Rh, bude proud procházející osobou roven:

(2)

2) Jednofázový kontakt se síťovým vodičem s uzemněným nulovým vodičem (obr. 2):

Obrázek 2 - Jednofázový kontakt s uzemněným neutrálem

Velikost proudu procházejícího osobou je určena pouze odporem lidského těla; hodnoty odporu izolace drátu neovlivňují proud procházející lidským tělem.

, (3)

kde R 0 je neutrální zemnící odpor. Když Ul = 380 V R 0 nepřekročí 4 0 m, pak může být ve výpočtech zanedbatelná. Odolnost podlahy a bot hraje v tomto případě velkou roli v bezpečnosti člověka, protože zapojené do série s osobou.

(4)

Když Rp = 0 a R rev = 0

Ih = = 0,22 A = 220 mA> 100 mA >> 10 mA ,

je to velmi nebezpečné!

Když je fáze zkratována k zemi, síť s izolovaným neutrálem (obr. 4) se ukazuje jako nebezpečnější než síť s uzemněným neutrálem (obr. 5). Protože v síti s izolovaným neutrálem je napětí, které určuje množství proudu přes lidské tělo, rovno U l a v síti s uzemněným neutrálem leží v mezích:

U l >U pr >U f

Obrázek 4 - Síť s izolovaným neutrálem

Ih= , (7)

kde Rh je odpor lidského těla;

R zm - odpor zemního fázového obvodu

V případě výpadku fáze na těle zařízení, které by za normálních podmínek nemělo být pod napětím, se osoba pracující s tímto zařízením ocitne v režimu jednofázového kontaktu. K ochraně před úrazem elektrickým proudem v síti s používá se izolovaný neutrál ochranné uzemnění (obr. 6).

Obrázek 5 - Síť s uzemněným neutrálem

Ochranné uzemnění

Pro zajištění bezpečnosti osob v případě porušení izolace živých částí se provádí ochranné uzemnění. Uzemnění se také používá k ochraně elektrických zařízení, budov a konstrukcí před atmosférickou elektřinou.

Ochranné uzemnění je záměrné spojení se zemí nebo ekvivalentem kovových částí zařízení, které nejsou za normálních podmínek pod napětím, ale mohou se pod napětím dostat v důsledku porušení izolace elektrických instalací.

Účinek ochranného uzemnění je ten, že snižuje napětí mezi kostrou zařízení pod napětím a zemí na bezpečnou hodnotu.

Vysvětleme si to na příkladu sítě s izolovaným neutrálem (obr. 6). Pokud není kryt elektrického zařízení uzemněn a je v kontaktu s fází, pak lidský dotyk s takovým krytem je ekvivalentní jednofázovému zapnutí. Pokud je pouzdro uzemněno, pak potenciál pouzdra vůči zemi klesne na bezpečně nízkou hodnotu.

Obrázek 6 - Ochranné uzemnění

Je nutné uzemnit kovové části elektroinstalací, skříně elektrických strojů, transformátory, přístroje, svítidla, pohony elektrických zařízení, sekundární vinutí přístrojových transformátorů, rámy rozvaděčů, ovládací panely, skříně atd.

Ochranné uzemnění se používá v třífázových třívodičových sítích s napětím do 1000 V s izolovaným neutrálem a v sítích s napětím 1000 V a vyšším - s jakýmkoli neutrálním režimem (obr. 3.18).