Анализ опасности поражения электрическим током в зависимости от схем включения человека в сеть. Схемы включения человека в электрическую цепь тока Схема включения человека в цепь постоянного тока

В процессе эксплуатации электроустановок не исключена возможность прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В большинстве случаев опасно прикосновение к токоведущим частям случается, когда человек стоит на земле, а обувь П имеет некоторую электропроводность.

В условиях туристского комплекса Наиболее типичные две схемы включения тела человека в электрической цепи: Между двумя проводами 1 между проводом и землей. В трехфазных сетях переменного тока первая схема называется - двухфазным включением, а вторая - однофазным. В гостиничном хозяйстве, кроме трехфазных сетей переменного тока, широко применяются однофазные для питания различных бытовых приборов (пылесосов, холодильников, утюгов).

Схема включения человека в однофазную двухпроводной сеть, изолированную от земли, приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Прикосновение человека к проводу однофазной двухпроводной сети при режиме ее работы: а - нормальному; б - аварийном; А, N - обозначение проводов.

Подобные сети получаются с помощью разделительных трансформаторов. При нормальном режиме работы и качественной изоляции проводов прикосновение к одному из них уменьшает опасность поражения электрическим током.

При аварийном режиме (рис.4.1, б), когда один из проводов заперт на землю, изоляция его оказывается шунтируемой сопротивлением замыкания провода на землю, которое как всегда настолько мала, что может быть принято равным нулю. Для создания однофазных двухпроводных сетей заземленным проводом применяют однофазные трансформаторы, а для получения напряжения 220 Внутрьохфазний сети присоединяются к фазного и нулевого проводов. В обоих случаях возникает электрическая цепь, одной из участков которого является тело человека. Путь тока через тело человека в первом случае может быть "рука - нога", а во втором - "рука - рука". Возможны и другие случаи включения человека в электрическую цепь, например, касания токоведущих частей лицом, головой, шеей или включения на пути тока "нога - нога".

Трехфазные четырехпроводной сети с заземленной нейтралью. При двухфазном (двухполюсный) соприкосновения человек оказывается под полным рабочим напряжением установки. При однополюсном соприкосновения, который бывает чаще, ток зависит не только от напряжения установки и сопротивления тела человека, но и от режима нейтрали, состояния изоляции сети, полы, обувь человека.

Рассмотрим особенности различных электрических сетей. В туристском комплексе распространены четыре ведущие сети с наглухо заземленной нейтралью напряжением до 1000 В, например 380/220 В. Источником питания служит трехфазный понижающий трансформатор, вторичные обмотки которого соединены "звездой". Наглухо заземлена нейтраль вторичной обмотки понижающего трансформатора (например, 1000/400 В) обусловливает режим, при котором напряжение любой фазы вторичной сети относительно земли не превышает фазного напряжения, то есть для трансформатора с вторичным напряжением 400 В оно будет не более 230 В (в потребителя 220 В). Кроме того, в случае нарушения изоляции между первичной и вторичной обмотками при рабочем заземлении нейтрали самая высокая напряжение, переходит к вторичной сети по отношению к земле, значительно снижается благодаря небольшому сопротивления заземления нейтрали (2,4,8 Ом и более для напряжения 660, 380 и 220 В трехфазной сети (Госстандарт 12.1.030-81)).

Упрощенная схема, которая объясняет однополюсный прикосновение человека к четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора или генератора), представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Однофазное включение человека в сети с наглухо заземленной нейтралью источников питания (трансформатора).

Через малое сопротивление растекания тока рабочего заземления нейтрали по сравнению с сопротивлением тела человека оно равно нулю. Прикосновение человека, который стоит на земле (или на заземленной конструкции, полу), обусловливает замкнутый электрическую цепь: обмотка источника питания - провод линии - тело человека - земля - провод - рабочее заземление - обмотка источники. На участке цепи "тело человека" на него действует фазное напряжение сети 220 В. Если при этом обувь человека электропроводящее, то пол или конструкция, на которой она стоит, также будут электропроводящими, и практически вся и напряжение будет приложено к человеку по пути "рука - ноги ". Если в неблагоприятных условиях сопротивление тела человека будет 1000 Ом, то через нее пройдет ток, равный 220 мА, что смертельно опасно для нее. Если же сопротивление обуви и пола в сумме окажутся сопоставимыми с сопротивлением тела человека, то ток через него будет меньше. Например, при большом сопротивлении участка "обувь - пол" (10000 Ом) ток через человека будет 20 мА. то есть значительно менее опасным, но вызывает боль, судороги, а в некоторых случаях невозможность потерпевшего самостоятельно освободиться от действия тока. Это доказывает, что однофазный прикосновение человека к сети с наглухо заземленной нейтралью всегда опасен.

На практике эксплуатации электроустановок возможны случаи замыкания на землю токоведущих частей, например через корпус электроприёмника или металлическую конструкцию электропроводки. Если такое замыкание окажется глухим, то есть малый переходное сопротивление, то установка через однофазное короткое замыкание отключается максимальным ручьевая защитой (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автоматический выключатель). После этого нормальный режим работы другой электросети восстанавливается.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока при аварийном режиме работы производственных и бытовых электроустановок в туркомплексах напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц не должны превышать значений, указанных в табл. 4.1 (Госстандарт 12.1.038-82).

Таблица 4.1.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока

Трехфазные сети с изолированной от земли нейтралью.

Размещение электрической энергии на вторую ступень электроснабжения производственных предприятий, городов и поселка осуществляется с помощью кабельных (в городах), или воздушных (в поселках) линий при номинальном напряжении электроприемников (понижающих трансформаторов предприятий, жилых массивов) при 6. 10 или 35 кВ. Эти электрические сети делают с изолированными от земли нейтралями I фазами источников питания (трансформаторов районных подстанций энергосистемы) или нейтралями, заземленными через значительные индуктивные сопротивления, включаются для уменьшения емкости составляющего тока однофазного замыкания на землю.

При однофазном замыкании на землю в сети с изолированной от земли нейтралью в месте замыкания на землю будет протекать ток, вызванный рабочим напряжением установки и проводимостью фаз относительно земли.

Сетях с изолированной нейтралью достаточно эффективны при сравнительно небольшой их протяженности. В этом случае емкость проводов относительно земли мы можем принять равной нулю, а сопротивление проводов достаточно большим.

На рис. 4.3 показано включение человека в трехфазное сетях с изолированной нейтралью.

Рис. 4.3. Прикосновение человека к проводу трехфазной 3-проводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы А. В, С - обозначение проводов.

В сетях с изолированной нейтралью при нормальной работе опасность поражения электрическим током человека, прикоснулась к одной из фаз. зависит от сопротивления проводника относительно земли, то есть с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Защитное заземление - один из защитных мер против поражения человека электрическим током при прикосновении к металлическим НЕ токопроводящих частей с поврежденной изоляцией (например, замыкание на корпус). Цель такого заземления заключается в преднамеренном электрическом соединении с землей или ТЕ эквивалентом металлических НЕ токопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением, с помощью заземленных устройств (совокупность заземлителя и заземляющих проводников). Как заземлитель служит один или несколько металлических электродов (например, стальных стержней, труб), которые находятся в земле, обеспечивая достаточно малый переходное сопротивление. Сопротивление заземленного устройства называют суммарным сопротивлением, состоящий из сопротивления растекания тока заземления и сопротивления заземленных проводников.

Рассмотрим действие защитного заземления. Если корпус электродвигателя (аппарата оболочки кабеля) не имеет надежного соединения с землей и в результате повреждения изоляции имеет контакт с токопроводящей частью, то произойдет однофазное включение человека в цепь тока.

В сети при замыкании на корпус возникает однофазное замыкание на землю.

Вследствие относительно небольшого тока, протекающего на землю, установленные защитой не отключится и в дальнейшем будет работать в аварийном режиме. Но через корпус машины или аппарата с поврежденной изоляцией протекать ток, и между корпусом 1 землей появится напряжение относительно земли (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Замыкание на корпус электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью.

Человек, который окажется под напряжением прикосновения, что может быть значительным и зависит от того, где находятся ноги человека, а также от электрической проводимости (сопротивления) обувь. Как всегда напряжение прикосновения меньше напряжения относительно земли.

Таким образом, размер величины напряжения заземленного корпуса относительно земли, а следовательно, и напряжение прикосновения зависят от сопротивления земли, и напряжение прикосновения зависит от сопротивления заземленного устройства. Для того чтобы напряжение прикосновения была по возможности малой, нужно иметь малое сопротивление заземленного устройства. Электроустановок не заземляют при напряжении 42 В и ниже переменного тока 1 110 В и ниже постоянного тока во всех помещениях и условиях работы без повышенной опасности.

Части электрооборудования, подлежащих заземлению. Заземлению подлежат: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов; приводы электрических аппаратов и вторичные обмотки сварочных трансформаторов; каркасы распределенных щитов, щиты управления, осветительных и силовых шкафов; металлических конструкций распределенных устройств кабельных линий. Заземлению не подлежат: арматура подвесных и опорных изоляторов; кронштейны и осветительная арматура при установке их на деревянных опорах и конструкциях; электрооборудования, установлено на металлических заземленных конструкциях, если в местах контакта с ними металлических НЕ токоведущих частей электрооборудования обеспечен надежный электрический контакт. Не подлежат заземлению также корпуса электроизмерительных приборов и реле, установленных на щитах, в шкафах 1 стенках камер распределительных устройств; корпуса электроприемников с двойной или усиленной изоляцией, например, электродрель, стиральных машин, электробритв.

Заилением в электроустановках и сетях напряжением до 1000 В называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих элементов установки, нормально изолированных от токоведущих частей, которые не находятся под напряжением (корпуса электрооборудования, кабельных конструкций), с нулевым защитным проводником.

Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000 В является проводник, соединяющий зануленные части (корпуса электрооборудования) с наглухо заземленной нейтралью точкой обмотки источника тока (генератора или трансформатора) или ее эквивалентом (Госстандарт 12.1.030-811 Госстандарт 12.1.009- 76).

В электроустановках с наглухо заземлен нулевым проводом при замыкании на зануленные металлические конструкционные неструмо-проводящие части должно быть обеспечено автоматическое отключение оборудования с поврежденной изоляцией, так как при этом возникает однофазное короткое замыкание.

Нулевые защитные провода заземляющих непосредственно в источниках питания, то есть на подстанциях или электростанциях. Кроме основного рабочего заземления нейтрали, следует выполнять повторные заземления нулевого провода в сети, снижает общее сопротивление заземления нейтрали и служит резервным заземлением при обрыве нулевого заземления провода (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Принципиальная схема защитного заиления: 1 - электроустановка; 2 - максимальный струйный защиту

Повторные заземления на воздушных линиях делают через каждые 250 м их длины, на их концах, у разветвлений и ответвлений от магистралей высоковольтных линий при длине ответвлений 200 м 1 больше, а также в вводов воздушных магистралей в дом.

При электроснабжении по кабельным линиям напряжением 380/220 В повторное заземление нулевого провода выполняется в введении в помещения, в которых предусматривается устройство зануление электроприборов. Внутри этих помещений должна быть магистраль повторного заземления нулевого провода, к которой присоединяется надлежащие занулению объекты.

Для повторного заземления нулевого провода следует по возможности использовать естественные заземлители, исключая сетей постоянного тока, где повторные заземления должны быть с использованием только искусственных заземлителей. Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений не должно более 10 Ом.

Учитывая, что по нулевому провода даже при неравномерной нагрузке проходит ток, значительно меньше, чем в фазных проводах, сечение нулевого рабочего провода для четырех ведущих магистралей выбирается равным примерно Половине пересечения фазных проводов. В однофазных ответвлениях от магистралей фаза - ноль пересечения нулевого провода должно быть таким же, как и фазного, поскольку по нему проходит ток, который равен току фазного провода.

Сопротивление зануленных проводов должно быть настолько малым, чтобы при замыкании фазы на корпус ток однофазного короткого замыкания был достаточен для мгновенного срабатывания максимальной токовой защиты. Согласно ПУЭ. тока цепи фаза - ноль при замыкании на корпус должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток соответствующего плавкого предохранителя.

При защите электроустановки автоматическим выключателем зануляющих провод выбирают с таким расчетом, чтобы в петле фаза - ноль обеспечить ток короткого замыкания, который не превышает вставку тока срабатывания выключателя в 1,4 раза.

Вдвоем ведущих ответвлениях фаза - ноль, которые питают однофазные электроприемники, защитный аппарат (предохранитель, однополюсные выключатели) устанавливают только на фазном проводе, если в этом ответвлении есть части, которые подлежат занулению. С целью электробезопасности при монтаже ламповых патронов фазный провод присоединяется к центральному контакту патрона (пятки), а нулевой - к резьбовой части патрона. Это предостережет от несчастного случая при случайном прикосновении к цоколю лампы (например, во время П замены) без отключения от сети. При занулении к освещенной арматуры следует присоединить отдельные ответвления от нулевого провода, а не пользоваться с этой целью токопроводящей нулевым проводом.

Так как от сопротивления электрической цепи R существенно зависит величина электрического тока, проходящего через человека, то тяжесть поражения во многом определяется схемой включения человека в цепь. Схемы образующихся при контакте человека с проводником цепей зависят от вида применяемой системы электроснабжения.

Наиболее распространены электрические сети, в которых нулевой провод заземлен, т. е. накоротко соединен проводником с землей. Прикосновение к нулевому проводу практически не представляет опасности для человека, опасен только фазный провод. Однако разобраться, какой из двух проводов нулевой, сложно - по виду они одинаковы. Разобраться можно используя специальный прибор - определитель фазы.

На конкретных примерах рассмотрим возможные схемы включения человека в электрическую цепь при прикосновении к проводникам.

Двухфазное включение в электрическую цепь

Наиболее редким, но и наиболее опасным, является прикосновение человека к двум фазным проводам или проводникам тока, соединенным с ними (рис. 1).

В этом случае человек окажется под действием линейного напряжения. Через человека потечет ток по пути «рука-рука», г. е. сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела ()

Если принять сопротивление тела в 1 кОм, а электрическую сеть напряжением 380-220 В, то сила тока, проходящего через человека, будет равна

Это смертельно опасный ток Тяжесть электротравмы или даже жизнь человека будет зависить прежде всего от того, как быстро он освободится от контакта с проводником тока (разорвет электрическую цепь), ибо время воздействия в этом случае является определяющим.

Значительно чаще встречаются случаи, когда человек одной рукой соприкасается с фазным проводом или частью прибора: аппарата, который случайно или преднамеренно электрически соединен с ним. Опасность поражения электрическим током в этом случае зависит от вида электрической сети (с заземленной или изолированной нейтралью).

II. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

3. Анализ электробезопасности различных электрических сетей

Тяжесть поражения электрическим током во многом определяется схемой включения человека в цепь. Схемы образующихся при контакте человека с проводником цепей зависят от вида применяемой системы электроснабжения.

Наибольшее применение получили четырехпроводные сети напряжением 380/220 В. Что это такое? От источника электрической энергии к потребителям идут четыре провода, три из которых называются фазными, а один нулевым. Напряжение между двумя фазными проводами равно 380В (такое напряжение называется линейным), а между нулевым проводом и любым из фазных проводов 220В (такое напряжение называется фазным).

Для питания осветительных установок, телевизоров, холодильников используется однофазная сеть - один фазный провод и нулевой провод (то есть 220 В). Наиболее распространены электрические сети, в которых нулевой провод заземлен. Прикосновение к нулевому проводу практически не представляет опасности для человека; опасен только фазный провод. Однако разобраться, какой из двух проводов нулевой, сложно - по виду они одинаковы. Делают это при помощи специального прибора - определителя фазы.

Рассмотрим возможные схемы включения человека в электрическую цепь при прикосновении к проводникам тока однофазной (двухпроводной) сети. Наиболее редким, но и наиболее опасным, является прикосновение человека к двум проводам или проводникам тока, соединенным с ними.

Предположим, вы решили выполнить ремонт электропроводки - изолировать провода, отремонтировать или поставить новые розетку и выключатель, но забыли обесточить электросеть. Выполняя монтажные работы, вы коснулись одной рукой фазного, а другой нулевого провода. Через вас потечет ток по пути «рука-рука», то есть сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела. Если принять сопротивление тела в 1 кОм (эта цифра обычно принимается при расчетах), то по закону Ома через вас потечет ток:

I (сила тока) =220 В: 1000 Ом = 0,22 А = 220 мА.

Это смертельно опасный ток. Тяжесть электротравмы, и даже ваша жизнь, будет зависеть, прежде всего, от того, как быстро вы освободитесь от контакта с проводником тока (разорвете электрическую цепь), ибо время воздействия в этом случае является определяющим.

При работе с электропроводкой обязательно отключите электропитание, а на выключатель повесьте предупреждающую табличку: «Не включать - работают люди», а лучше поставьте наблюдателя.

Поражение электрическим током может произойти при ремонте бытовых электроприборов (пылесоса, кофеварки, стиральной машины), теле-радиоаппаратуры. Вы хорошо знаете, что работать под напряжением нельзя, и отключили электропитание выключателем на электроприборе. Однако при этом напряжение будет на входных контактах выключателя. В процессе работы вы можете забыть об этом и прикоснуться к ним или случайно нажать на выключатель и включить электроток. Напряжение на некоторых элементах бытовой аппаратуры может достигать очень больших величин. Например, напряжение, подаваемое на электронно-лучевую трубку телевизора, монитора ПЭВМ достигает 15000-18000 В.

Ремонт электроприборов, теле- и радиоаппаратуры, электрооборудования можно выполнять только при вынутой из розетки электрической вилке устройства.

Значительно чаще встречаются случаи, когда человек одной рукой соприкасается с фазным проводом или частью прибора, аппарата, который электрически соединен с ним.

Вы решили просверлить отверстие с помощью электрической дрели. Дрелью вы давно не пользовались, но она была исправна. Ваша работа может завершиться как успешно, так и закончиться поражением электрическим током различной тяжести - от легкого удара до смертельного исхода. Почему это может произойти? Изоляция с течением времени стареет, при этом ее изолирующие свойства ухудшаются (уменьшается электрическое сопротивление). Особенно быстро портится изоляция при длительном нахождении в сыром помещении или агрессивной среде (например, в среде па-ров серной кислоты). Токопроводящая пыль, вода, попавшие в дрель, могут замкнуть фазный проводник на корпус (рукоятку) дрели. Изоляцию подводящих проводов может погрызть мышь. Если корпус электродрели металлический - вы фактически соприкасаетесь с фазным проводом, если пластмассовый - электрический контакт может иметь место при нарушении целостности корпуса (трещине) или мокром корпусе.

Как потечет ток через человека, и какая электрическая цепь образуется? Если вторая рука лежит также на корпусе дрели или не касается каких-либо других проводящих предметов, ток потечет по пути «рука - ноги». Ток через человека, обувь, основание (пол), железобетонные конструкции здания будет стекать в землю и через нее на нулевой провод (ведь нулевой провод заземлен). Образуется замкнутая электрическая цепь, величина тока в которой будет определяться ее суммарным электрическим сопротивлением. Если вы в изолирующей сухой обуви (кожаной, резиновой) стоите на сухом деревянном полу, сопротивление цепи будет большим, а сила тока по закону Ома небольшой.

Например, сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм. Ток, который потечет через человека:

I (сила тока) = 220 В: (30000 + 100000 + 1000) Ом = 0,00168 А =1,68 мА.

Этот ток близок к пороговому ощутимому току. Вы почувствуете протекание тока, прекратите работу, устраните неисправность.

Если вы стоите на влажной земле босиком, через тело потечет ток:

I(сила тока) = 220 В: (3000 + 1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.

Этот ток может вызвать нарушение в работе легких и сердца, а при длительном воздействии и смерть. Если вы стоите на влажной почве в сухих и целых резиновых сапогах, через тело потечет ток:

I(сила тока) = 220 В: (500000 + 1000) Ом = = 0,0004 А = 0,4 мА.

Протекание такого тока вы можете не почувствовать. Но небольшая трещина или прокол на подошве сапог может резко уменьшить сопротивление резиновой подошвы и сделать работу опасной.

Перед тем как приступить к работе с электрическими устройствами (особенно длительное время не находящимися в эксплуатации), их необходимо тщательно осмотреть на предмет отсутствия повреждений изоляции. Электроустройства необходимо протереть от пыли и, если они влажные, просушить. Мокрые электрические устройства эксплуатировать нельзя! Электрический инструмент, приборы, аппаратуру лучше хранить в целлофановых мешках, чтобы исключить попадание в них пыли или влаги. Работать надо в сухой обуви. Если надежность электрического устройства вызывает сомнения, надо подстраховаться - подложить под ноги сухой деревянный настил или резиновый коврик. Можно использовать резиновые перчатки.

Другая схема протекания тока возникает тогда, когда ваша вторая рука касается хорошо проводящего предмета, электрически соединенного с землей. Это может быть водопроводная труба, отопительная батарея, металлическая стенка гаража и т.д. Ток протекает по пути наименьшего электрического сопротивления. Указанные предметы практически накоротко соединены с землей, их электрическое сопротивление очень мало. Путь протекания тока через тело в данном случае - «рука-рука», то есть практически совпадает со случаем одновременного прикосновения руками к двум проводам - фазному и нулевому. Как было показано раньше, ток может достигнуть величины 220 мА, т.е. смертельно опасен. В сыром помещении даже деревянные конструкции становятся хорошо проводящими электрический ток.

Работа в сырых помещениях, при наличии вблизи от человека хорошо проводящих предметов, соединенных с землей, представляет исключительно высокую опасность и требует соблюдения повышенных мер электробезопасности. Часто в таких помещениях используют пониженные напряжения - 36 и 12 вольт.

При работе с электрическими устройствами не прикасайтесь к предметам, которые могут быть электрически соединены с землей.

Мы рассмотрели далеко не все возможные схемы электрических сетей и варианты прикосновения. На производстве вы можете иметь дело с более сложными схемами электроснабжения, находящимися под значительно большими напряжениями, а значит, и более опасными. Однако основные выводы и рекомендации для обеспечения безопасности практически такие же.

Вопросы выходного контроля.

1. Какое прикосновение к проводникам, находящимся под напряжением, наиболее опасно для человека?

2. Почему прикосновение рукой к предметам, соединенным с землей (например, водопроводной трубой), при работе с электрическими устройствами резко увеличивает опасность поражения током?

3. Почему при ремонте электрической аппаратуры нужно вынимать электрическую вилку из розетки?

4. Зачем при работе с электрическими устройствами необходимо надевать обувь?

5.Как можно уменьшить опасность поражения электрическим током?

6. Какие правила электробезопасности должны соблюдаться при эксплуатации электрических устройств?

7. Мужчина, находясь в ванне, заполненной водой, решил побриться электрической бритвой. Что может произойти и какова опасность поражения мужчины электрическим током?

8. Девушка приняла ванну и, стоя босиком на мокром кафельном полу, решила посушить голову феном. Оцените опасность и возможные последствия.

9. Расскажите о случаях поражения электрическим током, произошедших с вами или другими людьми. В чем причина поражения и какие правила электробезопасности были нарушены?

10. По заданию учителя, который задает параметры сети и схему прикосновения человека к проводам или предметам, находящимся под напряжением, оцените опасность поражения электрическим током.

И.На автомобилях используется постоянный электрический ток напряжением 12В. Отрицательный полюс автомобиля соединен с кузовом автомобиля, положительный - с изолированной электропроводкой. Оцените опасность такого тока для человека.

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения - линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку - трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период - сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ - заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука-рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

• U л - линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;
• R чел - сопротивление тела человека.

В сети с линейным напряжением U л = 380 В при сопротивлении тела человека R чел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

• U ф - фазное напряжение сети, В;
• R чел - сопротивление тела человека, Ом;
• R об - сопротивление обуви человека, Ом;
• R п - сопротивление пола (основания), на котором человек стоит, Ом;
• R o - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь - сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании - металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда R об = 0 и R п = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали R o обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением U ф = 220 В при R чел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

• 45 000 - сопротивление обуви человека, Ом;
• 100 000 - сопротивление пола, Ом.

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви R об и пола или основания R п, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека R чел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где R из - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при R об = 0 и R п = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением U ф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы R из = 90 000 Ом при R чел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Какая сеть является более безопасной - с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая - на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м - 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Такие точки поверхности почвы считаются находящимися вне зоны растекания тока и называются «землей».

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.