Niebezpieczeństwo porażenia prądem w różnych sieciach elektrycznych. Analiza obwodów podłączenia człowieka do obwodu elektrycznego. Ryzyko porażenia prądem w sieciach trójfazowych.

Przeciek stały Prąd przepływający przez ciało człowieka powoduje ból w miejscu kontaktu oraz w stawach kończyn. Zwykle wpływ DC przyczyny na organizm ludzki oparzenia Lub ból, szok, co w ciężkich przypadkach może prowadzić do zatrzymania oddechu lub serca.

W przypadku kontaktu człowieka z sieciami jednofazowymi lub dwufazowymi AC w dowolnym trybie sieci względem ziemi (odizolowana od ziemi, z uziemionym słupem, z uziemionym punktem środkowym), ponieważ w tym przypadku prąd przepływający przez osobę zależy jedynie od oporu elektrycznego jego ciała.

Stopień zagrożenia i skutki porażenia prądem zależą: od schematu „podłączenia” danej osoby obwód elektryczny; w sieci elektrycznej:

trójfazowy czteroprzewodowy z uziemionym punktem neutralnym;

trójfazowy z izolowanym punktem neutralnym.

Porażenie prądem elektrycznym może być spowodowane jednobiegunowym (jednofazowym) lub bipolarnym (dwufazowym) kontaktem z częścią instalacji pod napięciem.

Połączenie jednofazowe jest mniej niebezpieczne niż połączenie dwufazowe, ale występuje znacznie częściej i jest główną przyczyną obrażeń elektrycznych. W tym przypadku tryb neutralny sieci elektrycznej ma decydujący wpływ na wynik porażki.

Kiedy dotkniesz jednej z faz sieci za pomocą izolowanego przewodu neutralnego, szeregowo z rezystancją człowieka, włączają się rezystancje izolacji i pojemności względem masy pozostałych dwóch nieuszkodzonych faz.

Schemat osoby dotykającej jednej fazy sieci z uziemionym punktem neutralnym

Wraz ze wzrostem rezystancji izolacji maleje ryzyko porażenia prądem.

Podczas pracy awaryjnej tej samej sieci, gdy wystąpi trwałe zwarcie faza-ziemia, napięcie w punkcie neutralnym może osiągnąć napięcie fazowe, napięcie nieuszkodzonych faz względem ziemi zrówna się z napięciem sieciowym. W takim przypadku, jeśli osoba dotknie jednej fazy, będzie pod napięciem liniowym, a prąd będzie przez nią przepływał wzdłuż ścieżki „ramię-noga”. W tej sytuacji rezystancja izolacji przewodów nie odgrywa żadnej roli w wyniku urazu. Takie porażenie prądem najczęściej prowadzi do śmierci.

Przykłady wskazują, że przy założeniu, że inne rzeczy są takie same, połączenie jednofazowe podłączenie osoby do sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż do sieci z uziemionym punktem neutralnym.

Najbardziej niebezpieczne jest dwufazowe podłączenie osoby do sieci elektrycznej, ponieważ znajduje się ona pod napięciem liniowym sieci, niezależnie od trybu neutralnego i warunków pracy sieci.

7.9. Czas trwania aktualnej ekspozycji.

Czas trwania aktualnego narażenia jest często czynnikiem, od którego zależy ostateczny wynik urazu. Im dłuższy wpływ prądu elektrycznego na organizm ludzki, tym poważniejsze konsekwencje uszkodzenia. Po 30 s opór organizmu człowieka dla przepływu prądu spada o około 25%, a po 90 s o 70%.

Ustalono, że porażenie prądem jest możliwe tylko wtedy, gdy serce człowieka jest całkowicie w spoczynku, gdy nie ma kompresji (skurczu) ani rozkurczu (rozkurczu) komór serca i przedsionków. Dlatego przez krótki czas wpływ prądu może nie pokrywać się z fazą całkowitego rozluźnienia, jednak wszystko, co zwiększa tętno serca, zwiększa prawdopodobieństwo zatrzymania akcji serca podczas porażenia prądem o dowolnym czasie trwania. Powody te obejmują: zmęczenie, podekscytowanie, głód, pragnienie, strach, alkohol, narkotyki, niektóre leki, palenie, choroby itp.

Porażenie prądem osoby w wyniku oddziaływania elektrycznego, tj. Przepływu prądu przez osobę, jest konsekwencją dotknięcia przez nią 2 punktów obwodu elektrycznego, pomiędzy którymi występuje pewne napięcie. Niebezpieczeństwo takiego dotyku ocenia się, jak wiadomo, na podstawie prądu przepływającego przez ciało człowieka lub napięcia, pod jakim się ono znajduje. Należy zauważyć, że napięcie dotykowe zależy od wielu czynników: obwodu podłączenia osoby do obwodu elektrycznego, napięcia sieciowego, obwodu samej sieci, trybu jej przewodu neutralnego, stopnia izolacji części pod napięciem od ziemi, a także pojemność części pod napięciem względem ziemi itp.

W związku z tym niebezpieczeństwo wskazane powyżej nie jest jednoznaczne: w jednym przypadku włączeniu osoby do obwodu elektrycznego będzie towarzyszył przepływ przez nią małych prądów i nie będzie to bardzo niebezpieczne, w innych przypadkach prądy mogą osiągnąć znaczne; wartości, które mogą prowadzić do śmierci. W artykule zbadano zależność niebezpieczeństwa włączenia człowieka w obwód elektryczny, czyli wartości napięcia dotykowego i prądu przepływającego przez człowieka, od wymienionych czynników.

Zależność tę trzeba znać przy ocenie konkretnej sieci pod kątem warunków bezpieczeństwa, doborze i obliczeniu odpowiednich środków ochronnych, w szczególności uziemienia, uziemienia, wyłączenia ochronnego, urządzeń monitorujących stan izolacji sieci itp.

W takim przypadku we wszystkich przypadkach, z wyjątkiem wyraźnie określonych, założymy, że opór podstawy, na której stoi dana osoba (podłoga, podłoga itp.), A także opór jego butów, jest nieznaczny i dlatego można przyjąć jako równą zeru.

Tak więc najbardziej typowymi schematami podłączenia osoby do obwodu elektrycznego w przypadku przypadkowego dotknięcia przewodów pod napięciem są:

1. Połączenie dwóch przewodów fazowych obwodu,

2. Połączenie między fazą a masą.

Oczywiście w wariancie drugim zakłada się, że dana sieć jest połączona elektrycznie z ziemią na skutek np. uziemienia punktu neutralnego źródła prądu, czy też na skutek słabej izolacji przewodów względem ziemi, czy też na skutek obecność dużej pojemności między nimi.

Dotyk dwufazowy jest uważany za najbardziej niebezpieczny, ponieważ w tym przypadku do ludzkiego ciała przykładane jest liniowe napięcie 380 woltów, a prąd przepływający przez ciało nie zależy od schematu sieci i trybu jej przewodu neutralnego.

Dotknięcia dwufazowe występują bardzo rzadko i kojarzą się głównie z pracą pod napięciem:

Na panelach elektrycznych, zespołach i liniach napowietrznych;

Podczas używania wadliwego sprzętu ochrony osobistej;

W urządzeniach z niezabezpieczonymi częściami pod napięciem itp.

Dotyk jednofazowy jest zwykle uważany za mniej niebezpieczny, ponieważ w tym przypadku prąd przepływający przez osobę jest ograniczony wpływem wielu czynników. Ale w praktyce zdarza się to znacznie częściej niż dwufazowo. Dlatego też tematem artykułu jest analiza wyłącznie przypadków dotyku jednofazowego w rozpatrywanych sieciach.

Jeśli dana osoba doznała obrażeń w wyniku porażenia prądem konieczne jest podjęcie działań w celu uwolnienia ofiary od prądu i natychmiastowe rozpoczęcie udzielania mu pierwszej pomocy.

Uwolnij osobę od skutków prądu konieczne tak szybko, jak to możliwe, należy jednak zachować środki ostrożności. Jeśli ofiara znajduje się na wysokości, należy podjąć środki zapobiegające upadkowi.

Dotykanie osoby pod napięciem, jest niebezpieczne, a przy prowadzeniu działań ratowniczych należy bezwzględnie zachować pewne środki ostrożności, aby zapobiec porażeniu prądem osób wykonujących te prace.

Bardzo w prosty sposób uwolnienie ofiary od prądu jest odłączenie instalacji elektrycznej lub jej części, której dotyka osoba. Gdy urządzenie jest wyłączone, światło elektryczne może zgasnąć, więc jeśli nie światło dzienne musisz mieć przygotowane inne źródło światła - latarnię, świecę itp.

Po wypuszczeniu ofiary z prądu konieczne jest ustalenie stopnia szkody i, stosownie do stanu poszkodowanego, udzielenie mu pomocy medycznej. Jeżeli poszkodowany nie stracił przytomności, należy zapewnić mu odpoczynek, a w przypadku obrażeń lub uszkodzeń (siniaki, złamania, zwichnięcia, oparzenia itp.) należy udzielić mu pierwszej pomocy do czasu przybycia lekarza lub zabrania go do najbliższą placówkę medyczną.

Jeżeli poszkodowany stracił przytomność, ale nadal oddycha, należy go ułożyć płasko i wygodnie na miękkiej pościeli – kocu, ubraniu itp., odpiąć kołnierz, pasek, zdjąć krępującą odzież, oczyścić jamę ustną z krwi i śluzu, zapewnić dopływ świeżego powietrza, podać amoniak do wąchania, spryskać wodą, natrzeć i ogrzać ciało.

W przypadku braku oznak życia (z śmierć kliniczna nie ma oddechu ani tętna, źrenice oczu są rozszerzone w wyniku niedoboru tlenu w korze mózgowej) lub jeśli oddech jest przerywany, należy szybko uwolnić poszkodowanego z odzieży utrudniającej oddychanie, oczyścić usta i wykonać sztuczne oddychanie oraz masaż serca.

Podłączenie osoby do sieci elektrycznej może być jednofazowe lub dwufazowe. Połączenie jednofazowe to połączenie osoby między jedną z faz sieci a ziemią. Siła szkodliwego prądu w tym przypadku zależy od trybu neutralnego sieci, oporu człowieka, butów, podłogi i izolacji fazowej względem ziemi. Przełączanie jednofazowe występuje znacznie częściej i często powoduje obrażenia elektryczne w sieciach dowolnego napięcia. Przy połączeniu dwufazowym osoba dotyka dwóch faz sieci elektrycznej. Przy włączeniu dwufazowym siła prądu przepływającego przez ciało (prąd udarowy) zależy tylko od napięcia sieciowego i rezystancji ciała ludzkiego i nie zależy od trybu neutralnego transformatora zasilającego sieć. Sieci elektryczne dzielą się na jednofazowe i trójfazowe. Sieć jednofazowa mogą być odizolowane od uziemienia lub posiadać uziemiony przewód. Na ryc. 1 pokazano możliwe opcje podłączenie osoby do sieci jednofazowych.

Tak więc, jeśli osoba dotknie jednej z faz trójfazowej sieci czteroprzewodowej z solidnie uziemionym punktem neutralnym, wówczas będzie praktycznie pod napięciem fazowym (R3≤ RF), a prąd przepływający przez tę osobę podczas normalnej pracy sieć praktycznie nie zmieni się wraz ze zmianami rezystancji izolacji i pojemności przewodów względem ziemi.

Wpływ prądu elektrycznego na organizm człowieka

Przechodząc przez ciało, prąd elektryczny ma działanie termiczne, elektrolityczne i biologiczne.

Efekt termiczny objawia się oparzeniami skóry lub narządów wewnętrznych.

Podczas działania elektrolitycznego, w wyniku przepływu prądu, następuje rozkład (elektroliza) krwi i innych cieczy organicznych, czemu towarzyszy zniszczenie czerwonych krwinek i zaburzenia metaboliczne.

Efekt biologiczny wyraża się w podrażnieniu i pobudzeniu żywych tkanek organizmu, któremu towarzyszy spontaniczny konwulsyjny skurcz mięśni, w tym serca i płuc.

Istnieją dwa główne rodzaje porażenia prądem:

§ urazy elektryczne,

§ porażenia prądem.

Wstrząsy elektryczne można podzielić na cztery stopnie:

1. konwulsyjne skurcze mięśni bez utraty przytomności;

2. z utratą przytomności, ale z zachowaniem oddychania i pracy serca;

3. utrata przytomności i zaburzenia czynności serca lub oddychania (lub jedno i drugie);

4. śmierć kliniczna, tj. brak oddychania i krążenia krwi.

Śmierć kliniczna to okres przejściowy pomiędzy życiem a śmiercią, rozpoczynający się w momencie ustania czynności serca i płuc. Osoba w stanie śmierci klinicznej nie daje żadnych oznak życia: nie oddycha, nie bije jej serce, nie reaguje na ból; Źrenice oczu są rozszerzone i nie reagują na światło. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku ciało nadal można ożywić, jeśli pomoc zostanie mu udzielona prawidłowo i terminowo. Czas śmierci klinicznej może wynosić 5-8 minut. Jeśli pomoc nie zostanie udzielona w odpowiednim czasie, następuje śmierć biologiczna (prawdziwa).

Wynik porażenia prądem elektrycznym zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to wielkość i czas trwania prądu, rodzaj i częstotliwość prądu oraz indywidualne właściwości organizmu.

Wyznaczanie rezystancji rozpraszania prądu pojedynczych przewodów uziemiających i procedura obliczania pętli uziemienia ochronnego dla stacjonarnego wyposażenie technologiczne(GOST 12.1.030-81. CCBT. Uziemienie ochronne, uziemienie)

Wykonanie urządzeń uziemiających. Rozróżnia się sztuczne urządzenia uziemiające, przeznaczone wyłącznie do celów uziemiających, i naturalne - części przewodzące innych firm, które są w kontakcie elektrycznym z ziemią bezpośrednio lub za pośrednictwem pośredniego ośrodka przewodzącego, wykorzystywanego do celów uziemienia.

W przypadku sztucznych elektrod uziemiających zwykle stosuje się elektrody pionowe i poziome.

Jako naturalne przewody uziemiające można stosować: wodociągi i inne metalowe rury układane w ziemi (z wyjątkiem rurociągów cieczy palnych, gazów palnych lub wybuchowych); rury osłonowe studni artezyjskich, studni, dołów itp.; metalowe i konstrukcje żelbetowe budynki i konstrukcje połączone z ziemią; ołowiane osłony kabli układanych w ziemi; grodzice do konstrukcji hydraulicznych itp.

Obliczenia uziemień ochronnych mają na celu określenie podstawowych parametrów uziemienia – liczby, wymiarów i kolejności ułożenia pojedynczych przewodów uziemiających oraz przewodów uziemiających, przy których napięcia dotykowe i krokowe podczas zwarcia fazowego z uziemionym korpusem nie przekraczają wartości dopuszczalnych. .

Aby obliczyć uziemienie, wymagane są następujące informacje:

1) charakterystykę instalacji elektrycznej – rodzaj instalacji, rodzaje urządzeń głównych, napięcia robocze, sposoby uziemiania przewodów neutralnych transformatorów i generatorów itp.;

2) plan instalacji elektrycznej ze wskazaniem głównych wymiarów i rozmieszczenia urządzeń;

3) kształty i rozmiary elektrod, z których planuje się zbudować projektowany system uziemienia grupowego, a także przewidywaną głębokość ich zanurzenia w ziemi;

4) dane z pomiarów rezystywności gruntu na terenie budowy elektrody uziemiającej oraz informacje o warunkach pogodowych (klimatycznych), w jakich wykonano te pomiary, a także charakterystykę strefy klimatycznej. Jeżeli przyjmuje się, że ziemia jest dwuwarstwowa, konieczne jest posiadanie danych pomiarowych dotyczących rezystywności obu warstw ziemi i grubości warstwy wierzchniej;

5) dane dotyczące naturalnych przewodów uziemiających: jakie konstrukcje można w tym celu zastosować i ich odporność na przepływ prądu, uzyskaną w drodze bezpośredniego pomiaru. Jeżeli z jakiegoś powodu nie jest możliwe zmierzenie rezystancji naturalnej elektrody uziemiającej, należy podać informacje umożliwiające obliczenie tej rezystancji;

6) obliczony prąd zwarcia doziemnego. Jeśli prąd nie jest znany, oblicza się go zwykłymi metodami;

7) obliczone wartości dopuszczalnych napięć dotykowych (i krokowych) oraz czasu trwania ochrony, jeżeli obliczenia dokonywane są na podstawie napięć dotykowych (i krokowych).

Obliczenia uziemienia są zwykle wykonywane dla przypadków, gdy elektroda uziemiająca jest umieszczona w jednorodnym podłożu. W ostatnie lata Opracowano i zaczęto stosować inżynieryjne metody obliczania przewodów uziemiających w glebie wielowarstwowej.

Przy obliczaniu przewodów uziemiających w glebie jednorodnej uwzględnia się rezystancję górnej warstwy ziemi (warstwa zmian sezonowych), spowodowaną zamarzaniem lub wysychaniem gleby. Obliczenia przeprowadza się przy użyciu metody opartej na współczynnikach wykorzystania przewodności uziemienia i dlatego nazywane są metodą współczynników wykorzystania. Wykonuje się go zarówno przy prostych, jak i skomplikowanych projektach grupowych przewodów uziemiających.

Przy obliczaniu układów uziemień w ziemi wielowarstwowej przyjmuje się zwykle dwuwarstwowy model ziemi z rezystancjami odpowiednio górnej i dolnej warstwy r1 i r2 oraz grubością (grubością) górnej warstwy h1. Obliczeń dokonuje się metodą polegającą na uwzględnieniu potencjałów indukowanych na elektrodach wchodzących w skład układu uziemienia grupowego i dlatego nazywa się ją metodą potencjałów indukowanych. Obliczanie przewodów uziemiających w ziemi wielowarstwowej jest bardziej pracochłonne. Jednocześnie daje dokładniejsze wyniki. Wskazane jest jego zastosowanie w skomplikowanych projektach przewodów uziemienia grupowego, które najczęściej mają miejsce w instalacjach elektrycznych z skutecznie uziemionym punktem neutralnym, czyli w instalacjach o napięciu 110 kV i wyższym.

Obliczając urządzenie uziemiające dowolną metodą, należy określić dla niego wymaganą rezystancję.

Wymaganą rezystancję urządzenia uziemiającego określa się zgodnie z PUE.

W instalacjach o napięciu do 1 kV rezystancja uziemiacza stosowanego do uziemienia ochronnego części przewodzących dostępnych w systemie typu IT musi spełniać następujące warunki:

gdzie Rz jest rezystancją urządzenia uziemiającego, om; Upred.add – napięcie dotykowe, którego wartość przyjmuje się na poziomie 50 V; Iз – całkowity prąd zwarcia doziemnego, A.

Z reguły nie jest konieczne akceptowanie wartości rezystancji uziemienia mniejszej niż 4 omy. Dopuszczalna jest rezystancja uziemienia do 10 Ohm, jeżeli spełniony jest powyższy warunek, a moc transformatorów i generatorów zasilających sieć nie przekracza 100 kVA, w tym całkowita moc transformatory i (lub) generatory pracujące równolegle.

W przypadku instalacji o napięciu powyżej 1 kV powyżej 1 kV rezystancja urządzenia uziemiającego musi odpowiadać:

0,5 oma przy skutecznie uziemionym przewodzie neutralnym (tj. przy dużych prądach zwarciowych doziemnych);

250/Iz, ale nie więcej niż 10 omów z izolowanym punktem neutralnym (tj. przy małych prądach zwarciowych doziemnych) i warunkiem, że elektroda uziemiająca stosowana jest wyłącznie w instalacjach elektrycznych o napięciu powyżej 1000 V.

W tych wyrażeniach Iз jest obliczonym prądem zwarcia doziemnego.

Podczas eksploatacji może nastąpić wzrost rezystancji rozpływu prądu elektrody uziemiającej powyżej wartości obliczonej, dlatego należy okresowo monitorować wartość rezystancji elektrody uziemiającej.

Pętla uziemiająca

Pętla masy to klasycznie grupa pionowych elektrod o małej głębokości, połączonych poziomym przewodnikiem, zamontowanych w pobliżu obiektu w stosunkowo niewielkiej wzajemnej odległości od siebie.

Jako elektrody uziemiające w takim urządzeniu uziemiającym tradycyjnie stosowano stalowy narożnik lub wzmocnienie o długości 3 metrów, które wbijano w ziemię za pomocą młota.

Jako przewód łączący zastosowano taśmę stalową o wymiarach 4x40 mm, którą ułożono w przygotowanym rowie o głębokości 0,5 - 0,7 metra. Przewód łączono z zamontowanymi przewodami uziemiającymi za pomocą spawania elektrycznego lub gazowego.

Aby zaoszczędzić miejsce, pętla uziemienia jest zwykle „zwinięta” wokół budynku wzdłuż ścian (obwód). Patrząc na tę elektrodę masową z góry, można powiedzieć, że elektrody są zamontowane wzdłuż konturu budynku (stąd nazwa).

Zatem pętla uziemiająca jest elektrodą masową składającą się z kilku elektrod (grup elektrod) połączonych ze sobą i zamontowanych wokół budynku wzdłuż jego obrysu.

Wszystkie przypadki porażenia prądem elektrycznym są konsekwencją dotknięcia co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, pomiędzy którymi występuje różnica potencjałów. Niebezpieczeństwo takiego kontaktu zależy w dużej mierze od właściwości sieci elektrycznej i sposobu podłączenia do niej osoby. Określając godzinny prąd przepływający przez osobę, biorąc pod uwagę te czynniki, można dobrać odpowiednie środki ochronne, aby zmniejszyć ryzyko obrażeń.

Dwufazowe włączenie osoby do obwodu prądowego (ryc. 8.1, a). Występuje dość rzadko, ale jest bardziej niebezpieczny w porównaniu z jednofazowym, ponieważ do ciała przykładane jest najwyższe napięcie w danej sieci - liniowe, a siła prądu A przepływającego przez osobę nie zależy od sieci schemat, tryb jego neutralności i inne czynniki, tj.

I = Ul/Rch = v 3Uph/Rch,

gdzie Uл i Uф są napięciem liniowym i fazowym, V; Rch to rezystancja ciała ludzkiego, Ohm (zgodnie z przepisami dotyczącymi instalacji elektrycznej, w obliczeniach Rch przyjmuje się jako 1000 omów).

Przypadki kontaktu dwufazowego mogą wystąpić podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi bez odłączania napięcia, np. podczas wymiany przepalonego bezpiecznika na wejściu do budynku, używania rękawic dielektrycznych z gumowymi przerwami, podłączania kabla do niezabezpieczonych zacisków transformatora spawalniczego, itp.

Przełączanie jednofazowe. Na prąd przepływający przez człowieka wpływają różne czynniki, co zmniejsza ryzyko obrażeń w porównaniu z dotykiem dwufazowym.

Ryż. 1. Schematy możliwego podłączenia osoby do sieci prądu trójfazowego: a - dotyk dwufazowy; b – jednofazowe dotknąć w sieci z uziemionym punktem neutralnym; c - dotyk jednofazowy w sieci z izolowanym punktem neutralnym

W jednofazowej sieci dwuprzewodowej, odizolowanej od ziemi, natężenie prądu A, przechodzące przez osobę, przy równej rezystancji izolacji przewodów względem ziemi r1 = r2 = r, określa się ze wzoru

Ich = U/(2Rch + r),

Gdzie U- napięcie sieci, V; r - rezystancja izolacji, Ohm.

W sieci trójprzewodowej z izolowanym przewodem neutralnym, przy r1 = r2 = r3 = r, prąd będzie przepływał od punktu styku przez ciało ludzkie, buty, podłogę i niedoskonałą izolację do innych faz (ryc. 8.1, b) . Następnie

Ich = Up/(Ro + r/3),

gdzie Ro- całkowity opór, Om; RO = Rch + Rop + Rp; Rob - opór buta, cm: dla butów gumowych Rob? 50 000 omów; Rn – rezystancja podłogi, Ohm: dla suchej podłogi drewnianej, Rο = 60 000 Ohm; g - rezystancja izolacji przewodu, Ohm (wg PUE musi ona wynosić co najmniej 0,5 MOhm na fazę odcinka sieci o napięciu do 1000 V).

W trójfazowych sieciach czteroprzewodowych prąd przepływa przez osobę, jej buty, podłogę, uziemienie źródła neutralnego i przewód neutralny(ryc. 8.1, c). Aktualna siła, A, przechodząca przez osobę,

Ich=Uf(Ro + Rn),

gdzie RH jest rezystancją uziemienia neutralnego, Ohm. Pomijając opór RH, otrzymujemy:

Przedsiębiorstwa rolnicze wykorzystują głównie czteroprzewodowe sieci elektryczne z solidnie uziemionym punktem neutralnym o napięciu do 1000 V. Ich zaletą jest to, że można za ich pomocą uzyskać dwa napięcia robocze: liniowe Ul = 380 V i fazowe Uph = 220 V. Takie sieci nie wymagają wysokich wymagań co do jakości izolacji przewodów i są stosowane, gdy sieć jest silnie rozgałęziona. Nieco rzadziej stosowana jest sieć trójprzewodowa z izolowanym przewodem neutralnym przy napięciach do 1000 V - bezpieczniej jest, jeśli rezystancja izolacji przewodów jest utrzymywana na wysokim poziomie.

Napięcie dotykowe. Dochodzi do niego na skutek dotknięcia instalacji elektrycznych pod napięciem lub metalowych części sprzętu.

Jeżeli prąd elektryczny przepływa przez pręt uziemiający zanurzony w ziemi tak, że jego górny koniec znajduje się na poziomie gruntu, wówczas napięcie dotykowe V,

gdzie I3 to prąd zwarcia doziemnego, A; c – rezystywność podłoża (gruntu, podłogi itp.), na którym znajduje się osoba, Ohm*m; l i d - długość i średnica elektrody uziemiającej, m; x -- odległość człowieka od środka elektrody uziemiającej, m; a jest współczynnikiem napięcia dotykowego.

b = Rch/(Rch + Rob + Rn) = Rch/Ro.

Pomijając opór buta (gdy jest mokry lub w jego braku) możemy napisać dla następujących przypadków:

podeszwy stóp są odsunięte od siebie na odległość jednego kroku

b=1/(1 + 1,5 s/Rh);

stopy są blisko

b=1/(1 + 2s/Rh).

Napięcie krokowe. Jest to napięcie Ush występujące na ciele człowieka, gdy nogi są ustawione w punktach pola, w którym płynie prąd z elektrody uziemiającej lub z drutu, który spadł na ziemię, w miejscu, w którym znajdują się stopy, gdy mężczyzna idzie w kierunku elektrody masowej (drutu) lub od niej (ryc. 8.2).

Jeżeli jedna noga znajduje się w odległości x od środka elektrody uziemiającej, to druga jest w odległości x + a, gdzie a jest długością kroku. Zwykle w obliczeniach przyjmujemy a = 0,8 m.

Maksymalne napięcie w tym przypadku występuje w punkcie, w którym prąd zbliża się do ziemi, a w miarę oddalania się od niego maleje zgodnie z prawem hiperboli. Zakłada się, że w odległości 20 m od miejsca zwarcia potencjał ziemi wynosi zero.

Napięcie krokowe, V,

Ryż. 2.

Już przy niewielkim napięciu krokowym (50...80 V) może dojść do mimowolnego, konwulsyjnego skurczu mięśni nóg, w efekcie czego osoba może upaść na ziemię. Jednocześnie dotyka ziemi dłońmi i stopami, których odległość jest większa niż długość kroku, przez co wzrasta efektywne napięcie. Ponadto w tej pozycji osoby powstaje nowa ścieżka przepływu prądu, wpływająca na ważne narządy. Stwarza to realne zagrożenie śmiertelnymi obrażeniami. Wraz ze zmniejszaniem się długości kroku napięcie krokowe maleje. Dlatego, aby wydostać się ze strefy napięcia krokowego, należy poruszać się skacząc na jednej nodze lub na dwóch zamkniętych nogach lub w możliwie krótkich krokach (w tym drugim przypadku za dopuszczalne uważa się napięcie nie większe niż 40 V) ).

Wielu z nas pamięta z dzieciństwa, że ​​goły, zerwany drut, który spadł na ziemię, jest bardzo niebezpieczny. Pamiętam różne pełne pasji twarze na temat mokrej pogody i nieszczęsnych ofiar, które nawet nie miały „szczęścia” dotknięcia metalu pod napięciem, który spowodował ich obrażenia. Udało im się jedynie przejechać niebezpiecznie blisko uszkodzonej linii – i to okazało się więcej niż wystarczające.

Czym jednak jest to zjawisko, dzięki któremu drut leżący „niewinnie” na boku staje się śmiertelnym zagrożeniem? Każdy wie, że porażenie prądem elektrycznym może być spowodowane jedynie przez przepływ prądu elektrycznego przez jego ciało. A prąd elektryczny potrzebuje wolnej ścieżki. Potrzebujesz co najmniej dwóch punktów przyłożenia na ciele kogoś, kto ma pecha: jeden z nich to faza, z której może pochodzić prąd, a drugi to zero, gdzie może swobodnie odpływać.

Ale przepraszam, co to jest „faza”? No cóż, „zero” jest jeszcze jasne, ale skąd bierze się „faza”, jeśli człowiek spokojnie chodzi po ziemi i nawet nie dotyka żadnych przewodów? Wydaje się, że nic takiego nie istnieje – po prostu mokra gleba. Na przykład ścieżka. No tak, przerwany przewód fazowy leży niedaleko w krzakach. Ale jest on zwarty bezpośrednio z ziemią - w obwodzie nie ma chodzącego pieszego i prąd nie powinien przez niego płynąć. Ale tak to właśnie wygląda.

Nie byłoby się czego bać, gdyby ziemia była doskonałym przewodnikiem o oporności zbliżonej do rezystancji metalu. Wtedy zerwanie przewodu i upadek na ziemię spowodowałoby banalne zwarcie.

Zadziałałoby zabezpieczenie nadprądowe lub przerwany przewód uległby spaleniu, ale w każdym razie nie trwałoby to długo. Ale faktycznie, konkretny opór elektryczny gleba wynosi co najmniej 60 Ohm*m, a najczęściej więcej, nawet jeśli pogoda jest wilgotna i pada deszcz. Dlatego też, gdy przewód ulegnie przerwaniu i zostanie zwarty do masy, po prostu powstaje nowy obwód dla prądu elektrycznego: przewód fazowy - masa - uziemiony punkt neutralny transformatora.

Ze względu na niezbyt wysoką przewodność ziemi, prąd musi ciężko pracować, aby przejść przez ten obwód, ale nie ma opcji. Tok „chętnie skorzystałby” z jakiejś innej „równoległej drogi”, która pozwoliłaby mu skrócić drogę. A taka droga może stać się ciałem pieszego.

Z naukowego punktu widzenia, przy jedynej znaczącej rezystancji obwodu przewód-ziemia-neutralny - mokrej glebie - następuje spadek napięcia (zmiana potencjału elektrycznego) od 220 woltów w pobliżu opadającego drutu do zera w przewodzie neutralnym transformatora.

Spadek ten zachodzi nieliniowo, ale istota sprowadza się do tego, że im bliżej przewodu, tym szybciej rośnie potencjał masy. Oznacza to, że im bliżej punktu załamania, tym większa jest różnica potencjałów pomiędzy dwoma punktami powierzchniowymi znajdującymi się w pewnej odległości. A nieszczęsny przechodzień może stanąć jedną nogą na pierwszym z tych punktów, a drugą na drugim. W tym przypadku oczywiście przejmie powstałą różnicę potencjałów i może się okazać, że jest to prawie całe napięcie fazowe, jeśli drut jest blisko.

Oczywiście tam, gdzie pojawi się napięcie, prąd nie będzie długo napływał. To wszystko. Zanim zdaje sobie sprawę z powagi swojej sytuacji, przechodzień zostaje porażony prądem, który może zakończyć się śmiercią.

Napięcie pojawiające się w takich przypadkach między stopami nazywane jest „naprężeniem przy kroku” lub „naprężeniem przy kroku” i istnieją pewne środki, aby temu zaradzić.

Najbardziej niezawodnym z tych środków jest wyrównywanie potencjałów. W takim przypadku obszar powierzchni ziemi, w którym możliwy jest wypadek ze zwarciem fazowym do ziemi, jest wyposażony w siatkę uziemionych przewodów ułożonych bezpośrednio pod powierzchnią.

Działa to bardzo prosto: potencjał przewodnika we wszystkich punktach jest zawsze taki sam, więc będąc na takiej siatce po prostu nie da się dostać pod napięcie. Wyrównanie potencjału odbywa się na obszarze otwartych urządzeń rozdzielczych (OSD) oraz w innych potencjalnie niebezpiecznych miejscach.

Niestety nie da się wyposażyć każdego wspornika linii elektroenergetycznej w siatkę wyrównującą potencjał. Dlatego każda osoba, nawet nie będąca elektrykiem, powinna zachować czujność: zwracać uwagę na stan otaczających Cię linii energetycznych, szczególnie podczas deszczowej pogody. Zwróć uwagę na swoje odczucia: jeśli podczas chodzenia zostaniesz „uszczypnięty” lub nawet „wstrząśnięty”, to wystarczy pewny znak wpływ napięcia krokowego.

Uświadomiwszy sobie, że znajdujesz się w strefie możliwego wpływu napięcia krokowego, musisz spróbować się z niej wydostać. Ale musisz to zrobić gęsim krokiem - umieszczając piętę nogi, po której idziesz, na czubku nogi, na której stoisz. Dzięki temu podczas chodzenia obie nogi będą praktycznie w tym samym punkcie o tym samym potencjale elektrycznym – pomiędzy nimi nie powstanie żadne napięcie.

II . BEZPIECZEŃSTWO ELEKTRYCZNE

3. Analiza bezpieczeństwa elektrycznego różnych sieci elektrycznych