Analiza pericolului de electrocutare în diverse rețele. Acordarea primului ajutor pentru leziuni electrice. Pericol de electrocutare în diverse rețele electrice Scheme de conectare a unei persoane la o rețea electrică

Analiza pericolelor electrice din diverse rețele

Șocul electric pentru o persoană este posibil numai prin contactul direct cu punctele unei instalații electrice între care există tensiune sau cu un punct al cărui potențial diferă de potențialul de masă. Analiza pericolului unei astfel de atingeri, evaluată în funcție de mărimea curentului care trece printr-o persoană sau de tensiunea atingerii, depinde de o serie de factori: circuitul de conectare a unei persoane la rețeaua electrică, tensiunea acesteia, modul neutru. , izolarea pieselor sub tensiune, componenta capacitivă a acestora etc.

Când se studiază cauzele șocului electric, este necesar să se facă distincția între contactul direct cu părțile sub tensiune ale instalațiilor electrice și contactul indirect. Primul, de regulă, apare în cazul încălcării grave ale regulilor de funcționare a instalațiilor electrice (PTE și PTB), al doilea - ca urmare a situațiilor de urgență, de exemplu, în cazul unei defecțiuni a izolației.

Schemele pentru conectarea unei persoane la un circuit electric pot fi diferite. Cu toate acestea, cele mai comune sunt două: între două fire diferite - conexiune bifazată și între un fir sau corp al unei instalații electrice, din care o fază este ruptă și împământarea - conexiune monofazată.

Statisticile arată că cel mai mare număr de leziuni electrice apar în timpul comutării monofazate, iar cele mai multe dintre ele apar în rețele cu o tensiune de 380/220 V. Comutarea în două faze este mai periculoasă, deoarece în acest caz persoana se află sub tensiunea de linie. , iar puterea curentă care trece prin persoană va fi (în A)

unde Ul este tensiunea liniară, adică tensiune între firele de fază, V; Uph - tensiune de fază, adică tensiune între începutul și sfârșitul unei înfășurări (sau între firele de fază și neutru), V.

După cum se poate observa din fig. 8.1, pericolul comutării în două faze nu depinde de modul neutru. Neutrul este punctul de conectare al înfășurărilor unui transformator sau generator care nu este conectat la un dispozitiv de împământare sau este conectat la acesta prin dispozitive cu rezistență mare (o rețea cu un neutru izolat) sau conectat direct la un dispozitiv de împământare - un rețea cu un neutru solid împământat.

Cu o conexiune în două faze, curentul care trece prin corpul uman nu va scădea atunci când persoana este izolată de pământ folosind galoșuri dielectrice, cizme, covoare și podele.

Când o persoană este conectată monofazat la rețea, puterea curentului este determinată în mare măsură de modul neutru. Pentru cazul în cauză, puterea curentă care trece prin persoană va fi (în A)

, (8.3)

unde w este frecvența; C - capacitatea de fază relativ la masă

Orez. 8.1. Conectarea unei persoane la o rețea trifazată cu un neutru izolat:
a - comutare în două faze; b - conexiune monofazată; Ra, Rt, Rc - rezistența electrică a izolației fazelor față de masă. Ohm; Ca, Cb, Cc - capacitatea firului în raport cu pământul, curenții F, Ia, Ib, IС care curg către pământ prin rezistența de izolație de fază (curenți de scurgere)

Pentru a simplifica formula, se presupune că Ra = Rb = Rc = Riz și Ca = Cb = Cc = C.

În condiții de producție, izolația de fază, realizată din materiale dielectrice și având o valoare finită, se modifică diferit pentru fiecare fază în timpul procesului de îmbătrânire, umidificare și acoperire cu praf. Prin urmare, calculul condițiilor de siguranță, care este foarte complicat, trebuie efectuat ținând cont de valorile reale ale rezistenței R și capacității C pentru fiecare fază. Dacă capacitatea de fază în raport cu pământul este mică, adică Ca = Cb = Cc = 0 (de exemplu, în rețelele aeriene de scurtă lungime), atunci

Ich = Uph/(Rch+Riz/3), (8,4)

Dacă capacitatea este mare (Ca = Cb = Cc nu este egală cu 0) și Riz este mare (de exemplu, în liniile de cablu), atunci puterea curentului care curge prin corpul uman va fi determinată numai de componenta capacitivă:

, (8.5)

unde Xc = 1/wC este reactanța capacitivă, Ohm.

Din expresiile de mai sus reiese clar că în rețelele cu un neutru izolat, cu cât capacitivul este mai mic și componenta activă a firelor de fază este mai mare în raport cu pământul, cu atât riscul de șoc electric pentru o persoană este mai mic. Prin urmare, în astfel de rețele este foarte important să monitorizați constant Riz pentru a identifica și elimina daune.

Orez. 8.2. Conectarea unei persoane la o rețea trifazată cu un neutru izolat în timpul funcționării de urgență. Explicații în text

Dacă componenta capacitivă este mare, atunci rezistența înaltă a izolației de fază nu oferă protecția necesară.

În cazul unei urgențe (Fig. 8.2), când una dintre faze este scurtcircuitată la masă, puterea curentului care trece prin persoană va fi egală (în A)

Dacă acceptăm că Rzm = 0 sau 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 >> Rmeas.

O defecțiune la pământ modifică semnificativ tensiunea părților purtătoare de curent ale instalației electrice în raport cu pământul și structurile clădirii împământate. O defecțiune la pământ este întotdeauna însoțită de răspândirea curentului în pământ, care, la rândul său, duce la apariția unui nou tip de rănire umană, și anume expunerea la tensiunea de atingere și tensiunea de treaptă. Acest scurtcircuit poate fi accidental sau intenționat. În acest din urmă caz, conductorul în contact cu pământul se numește electrod sau electrod de împământare.

În volumul pământului în care trece curentul, apare așa-numitul „câmp (zonă) de răspândire a curentului”. Teoretic, se extinde la infinit, dar în condiții reale, deja la o distanță de 20 m de electrodul de masă, densitatea și potențialul curentului de împrăștiere sunt practic zero.

Natura curbei de răspândire a potențialului depinde în mod semnificativ de forma electrodului de împământare. Astfel, pentru un singur electrod de masă emisferic, potențialul de pe suprafața pământului se va modifica conform unei legi hiperbolice (Fig. 8.3).

Orez. 8.3. Distribuția potențialului pe suprafața pământului în jurul unui electrod de pământ emisferic (f - modificarea potențialului electrodului de pământ pe suprafața pământului; fz - potențialul maxim al electrodului de pământ la puterea curentului de defect I3; r - raza electrodului de masă)

Orez. 8.4. Tensiune de atingere cu un singur electrod de împământare (f3 - rezistența totală a solului la răspândirea curentului de la electrodul de masă):
1 - curba potentialului; 2 - curba care caracterizează modificarea Upr cu distanța de la electrodul de masă; 3 - defalcare de faza a carcasei

În funcție de locația persoanei în zona de împrăștiere și de contactul acesteia cu instalația electrică b, al cărei corp este împământat și alimentat, persoana poate intra sub tensiunea de atingere Upr (Fig. 8.4), definită ca diferența de potențial dintre punctul instalației electrice pe care persoana îl atinge f3 și punctul solului pe care stă - fosn (în B)

Upr = ph3 - phosn = ph3 (1 - phosn/ph3), (8,7)

unde expresia (1 - phosn/f3) = a1 este coeficientul de tensiune de atingere care caracterizează forma curbei de potențial.

Din fig. 8.4 se poate observa că tensiunea de atingere va fi maximă atunci când o persoană se află la 20 m sau mai mult de electrodul de masă (instalație electrică c) și este numeric egală cu potențialul electrodului de masă Upr = f3, în timp ce a1 = I. Dacă a persoana stă direct deasupra electrodului de împământare (instalație electrică a), apoi Unp = 0 și a1 =0. Acesta este cel mai sigur caz.

Expresia (8.7) vă permite să calculați Unp fără a lua în considerare rezistența suplimentară în circuitul persoană-sol, adică fără a lua în considerare rezistența pantofilor, rezistența suprafeței de susținere a picioarelor și rezistența podelei. Toate acestea sunt luate în considerare de coeficientul a2, astfel încât în ​​condiții reale magnitudinea tensiunii de atingere va fi și mai mică.

Deoarece din rezistenţa circuitului electric R Deoarece mărimea curentului electric care trece printr-o persoană depinde în mod semnificativ, severitatea rănii este determinată în mare măsură de circuitul de conectare a persoanei la circuit. Modelele circuitelor formate atunci când o persoană intră în contact cu un conductor depind de tipul de sistem de alimentare cu energie utilizat.

Cele mai comune rețele electrice sunt cele în care firul neutru este împământat, adică scurtcircuitat de un conductor la pământ. Atingerea firului neutru nu prezintă practic niciun pericol pentru oameni; doar firul de fază este periculos. Cu toate acestea, este dificil să ne dăm seama care dintre cele două fire este neutru - arată la fel. Îți poți da seama folosind un dispozitiv special - un detector de fază.

Folosind exemple specifice, vom lua în considerare scheme posibile pentru conectarea unei persoane la un circuit electric atunci când atingem conductorii.

Conexiune bifazată la circuit. Cel mai rar, dar și cel mai periculos, este o persoană care atinge două fire de fază sau conductoare de curent conectate la acestea (Fig. 2.29).

În acest caz, persoana va fi sub influența tensiunii liniei. Curentul va curge prin persoană de-a lungul căii „mână la mână”, adică rezistența circuitului va include doar rezistența corpului (D,).

Dacă luăm o rezistență a corpului de 1 kOhm și o rețea electrică cu o tensiune de 380/220 V, atunci puterea curentului care trece printr-o persoană va fi egală cu

Acesta este un curent mortal. Severitatea unei răni electrice sau chiar viața unei persoane va depinde în primul rând de cât de repede se eliberează de contactul cu conductorul de curent (întrerupe circuitul electric), deoarece timpul de expunere în acest caz este decisiv.

Mult mai des există cazuri când o persoană intră în contact cu un fir de fază sau o parte a unui dispozitiv cu o mână, un dispozitiv care este accidental sau intenționat conectat electric la acesta. Pericolul de electrocutare în acest caz depinde de tipul rețelei electrice (cu neutru împământat sau izolat).

Conexiune monofazată la un circuit dintr-o rețea cu un neutru împământat(Fig. 2.30). În acest caz, curentul trece prin persoană de-a lungul căii „braț-picioare” sau „braț-braț”, iar persoana va fi sub tensiune de fază.

În primul caz, rezistența circuitului va fi determinată de rezistența corpului uman (eu_, pantofi (R o 6), temeiuri (Rzh), pe care stă o persoană, rezistența neutră de împământare (RH), iar curentul va curge prin persoană

Rezistență neutră RH este mic și poate fi neglijat în comparație cu alte rezistențe de circuit. Pentru a estima magnitudinea curentului care trece printr-o persoană, vom considera tensiunea rețelei la 380/220 V. Dacă o persoană poartă pantofi izolatori uscati (piele, cauciuc), el stă pe o podea uscată din lemn, circuitul rezistența va fi mare, iar puterea curentului conform legii lui Ohm va fi mică.

De exemplu, rezistența podelei este de 30 kOhm, pantofii din piele sunt de 100 kOhm, rezistența umană este de 1 kOhm. Curent care trece printr-o persoană

Acest curent este aproape de pragul de curent perceptibil. Persoana va simți fluxul de curent, va înceta să lucreze și va elimina defecțiunea.

Dacă o persoană stă pe pământ umed cu pantofi umezi sau cu picioarele goale, un curent va trece prin corp

Acest curent poate provoca leziuni plămânilor și inimii și, cu expunerea prelungită, moartea.

Dacă o persoană stă pe pământ umed purtând cizme de cauciuc uscate și intacte, un curent trece prin corp.

Este posibil ca o persoană să nu simtă nici măcar impactul unui astfel de curent. Cu toate acestea, chiar și o mică crăpătură sau înțepătură în talpa unei bocanci poate reduce dramatic rezistența tălpii de cauciuc și poate face munca periculoasă.

Înainte de a începe să lucrați cu dispozitive electrice (în special cele care nu au fost utilizate de mult timp), acestea trebuie să fie inspectate cu atenție pentru deteriorări ale izolației. Dispozitivele electrice trebuie sterse fara praf si, daca sunt umede,- uscat. Dispozitivele electrice umede nu trebuie folosite! Este mai bine să depozitați uneltele, instrumentele și echipamentele electrice în pungi de plastic pentru a preveni pătrunderea prafului sau umezelii în ele. Trebuie să purtați pantofi când lucrați. Dacă fiabilitatea unui dispozitiv electric este pusă la îndoială, trebuie să fii în siguranță.- puneți o podea uscată din lemn sau un covor de cauciuc sub picioare. Puteți folosi mănuși de cauciuc.

A doua cale de curgere a curentului are loc atunci când mâna a doua a unei persoane intră în contact cu obiecte conductoare electric conectate la pământ (corpul unei mașini-unelte cu împământare, o structură de clădire metalică sau din beton armat, un perete din lemn umed, o conductă de apă, un baterie de încălzire etc.). În acest caz, curentul curge pe calea cu cea mai mică rezistență electrică. Aceste obiecte sunt practic scurtcircuitate la pământ, rezistența lor electrică este foarte mică. Prin urmare, rezistența circuitului este egală cu rezistența corpului și curentul va curge prin persoană

Această cantitate de curent este mortală.

Când lucrați cu dispozitive electrice, nu folosiți cealaltă mână pentru a atinge obiecte care pot fi conectate electric la masă. Lucrul în zone umede, în prezența unor obiecte puternic conductoare legate la pământ în apropierea unei persoane, reprezintă un pericol extrem de mare și necesită respectarea unor măsuri sporite de siguranță electrică.

În modul de urgență (Fig. 2.30, b), când una dintre fazele rețelei (o altă fază a rețelei, diferită de faza atinsă de o persoană) este scurtcircuitată la masă, are loc redistribuirea tensiunii și tensiunea sănătoasă. fazele diferă de tensiunea de fază a rețelei. Când atingeți o fază de lucru, o persoană intră sub tensiune, care este mai mare decât tensiunea de fază, dar mai mică decât cea liniară. Prin urmare, indiferent de calea fluxului de curent, acest caz este mai periculos.

Conexiune monofazată la un circuit dintr-o rețea cu un neutru izolat(Fig. 2.31). În producție, rețelele electrice cu trei fire cu un neutru izolat sunt utilizate pentru alimentarea cu energie a instalațiilor electrice. În astfel de rețele nu există un al patrulea fir neutru împământat și există doar trei fire de fază. În această diagramă, dreptunghiurile arată în mod convențional rezistența electrică r A, r V, r Cu izolarea firelor fiecărei faze și capacități S A, S v, S s fiecare fază relativă____________________

fiind sub tensiuni semnificativ mai mari și, prin urmare, mai periculoase. Cu toate acestea, principalele concluzii și recomandări pentru asigurarea siguranței sunt aproape aceleași.

Chiar dacă nu ținem cont de rezistența circuitului uman (persoana stă pe pământ ud în pantofi umezi), curentul care trece prin persoană va fi sigur:

Astfel, o bună izolație de fază este cheia siguranței. Cu toate acestea, cu rețelele electrice extinse, acest lucru nu este ușor de realizat. În rețelele lungi și ramificate cu un număr mare de consumatori, rezistența de izolație este scăzută, iar pericolul crește.

Pentru rețelele electrice lungi, în special liniile de cablu, capacitatea de fază nu poate fi neglijată (CV0). Chiar și cu o izolație de fază foarte bună (r = oo), curentul va trece printr-o persoană prin capacitatea fazelor, iar valoarea sa va fi determinată de formula:

Astfel, circuitele electrice lungi ale întreprinderilor industriale cu capacitate mare sunt extrem de periculoase, chiar și cu o izolație bună de fază.

Dacă izolația oricărei faze este ruptă, atingerea unei rețele cu un neutru izolat devine mai periculoasă decât atingerea unei rețele cu un fir neutru împământat. În modul de urgență (Fig. 2.31, b) curentul care trece printr-o persoană care a atins faza de funcționare va curge prin circuitul de defecțiune la pământ către faza de urgență, iar valoarea acestuia va fi determinată de formula:

Deoarece rezistența de închidere D, faza de urgență pe pământ, este de obicei mică, persoana va fi sub tensiune liniară, iar rezistența circuitului rezultat va fi egală cu rezistența circuitului persoanei ____, ceea ce este foarte periculos.

Din aceste motive, precum și din cauza ușurinței în utilizare (capacitatea de a obține tensiuni de 220 și 380 V), rețelele cu patru fire cu un fir neutru împământat pentru o tensiune de 380/220 V au devenit cele mai răspândite.

Nu am luat în considerare toate schemele de rețea electrică și opțiunile de atingere posibile. În producție, este posibil să aveți de-a face cu circuite de alimentare mai complexe, în special cu circuite de masă.

Pentru a simplifica analiza, să presupunem g A - g c= g c = g, A S A= LIVRE= C c = C

Dacă o persoană atinge unul dintre fire sau orice obiect conectat electric la acesta, curentul va curge prin persoană, pantof, bază și prin izolarea și capacitatea firelor către celelalte două fire. Astfel, se formează un circuit electric închis, în care, spre deosebire de cazurile avute în vedere anterior, este inclusă rezistența de izolație de fază. Deoarece rezistența electrică a unei bune izolații este de zeci și sute de kilo-ohmi, rezistența electrică totală a circuitului este mult mai mare decât rezistența circuitului format într-o rețea cu un fir neutru împământat. Adică, curentul printr-o persoană dintr-o astfel de rețea va fi mai mic, iar atingerea uneia dintre fazele rețelei cu un neutru izolat este mai sigură.

Curentul printr-o persoană în acest caz este determinat de următoarea formulă:

unde este rezistența electrică a circuitului uman,

co = a 2-a - frecvența circulară a curentului, rad/s (pentru curent de frecvență industrială = 50 Hz, deci co = YuOl).

Dacă capacitatea de fază este mică (acesta este cazul rețelelor de aer scurte), putem lua C « 0. Atunci expresia cantității de curent printr-o persoană va lua forma:

De exemplu, dacă rezistența podelei este de 30 kOhm, pantofii din piele sunt de 100 kOhm, rezistența umană este de 1 kOhm și rezistența de izolație de fază este de 300 kOhm, curentul care trece prin persoană (pentru o rețea de 380/220 V) va fi egal cu

Este posibil ca o persoană să nu simtă nici măcar un astfel de curent.

Întrebări de control

1. Ce tipuri de rețele electrice sunt cele mai frecvente în producție?

2. Numiți sursele de pericole electrice la locul de muncă.

3. Ce este tensiunea de atingere și tensiunea de pas? Cum depind valorile lor de distanța de la punctul în care curentul curge în pământ?

4. Cum sunt clasificate spațiile în funcție de gradul de pericol electric?

5. Cum afectează curentul electric o persoană? Enumerați și descrieți tipurile de leziuni electrice.

6. Ce parametri ai curentului electric determină severitatea șocului electric? Specificați pragurile curente.

7. Care cale de curgere a curentului electric prin corpul uman este cea mai periculoasă?

8. Indicați sursele celui mai mare pericol electric în producție legate de viitoarea dvs. profesie.

9. Efectuați o analiză a pericolelor rețelelor electrice cu un neutru împământat.

10. Oferiți o analiză a pericolelor rețelelor electrice cu neutru izolat.

11.Care atingere a conductoarelor sub tensiune este cea mai periculoasă pentru o persoană?

12. De ce atingerea obiectelor conectate electric la pământ (de exemplu, o conductă de apă) cu mâna când lucrați cu dispozitive electrice crește brusc riscul de electrocutare?

13.De ce trebuie să scoateți ștecherul din priză atunci când reparați echipamentul electric?

14.De ce trebuie să purtați pantofi când lucrați cu dispozitive electrice?

15.Cum puteți reduce riscul de șoc electric?

Cazurile de șoc electric la o persoană sunt posibile numai atunci când un circuit electric este închis prin corpul uman sau, cu alte cuvinte, atunci când o persoană atinge cel puțin două puncte ale circuitului, între care există o anumită tensiune.

Pericolul unei astfel de atingeri, evaluat prin valoarea curentului care trece prin corpul uman sau prin tensiunea atingerii, depinde de o serie de factori: circuitul persoanei care este conectată la circuit, tensiunea rețelei, circuitul rețelei în sine, modul neutrului său, calitatea izolației părților sub tensiune față de sol, precum și valorile capacității părților sub tensiune față de pământ etc.

Scheme pentru conectarea unei persoane la un circuit electric poate fi diferit. Cu toate acestea, cele mai tipice sunt două scheme de conectare: între două fire și între un fir și masă (Figura 13.5). Desigur, în al doilea caz, se presupune o conexiune electrică între rețea și masă.

În ceea ce privește rețelele de curent alternativ, primul circuit este de obicei numit conexiune bifazată, iar al doilea - monofazat.

Pornirea în două faze, adică o persoană care atinge două faze în același timp, este de obicei mai periculoasă, deoarece cea mai mare tensiune dintr-o anumită rețea este aplicată corpului uman - liniară, prin urmare un curent mai mare (A) va circula prin corpul uman:

I h = 1,73U f /R h = U l /R h, 7)

unde U l este tensiunea liniară, adică tensiunea dintre firele de fază ale rețelei, egală cu V; U f - tensiunea de fază, adică tensiunea dintre începutul și sfârșitul unei înfășurări a unei surse de curent (transformator, generator) sau între firele de fază și neutru, V.

Nu este greu de imaginat că conexiunea în două faze este la fel de periculoasă într-o rețea cu neutri izolați și împământați. Cu o pornire în două faze, pericolul de rănire nu va scădea chiar dacă persoana este izolată în mod fiabil de sol, adică dacă are galoșuri sau cizme dielectrice pe picioare sau stă pe o podea izolatoare sau pe un dielectric. covor.

Comutarea monofazată are loc mult mai des, dar este mai puțin periculoasă decât în ​​două faze, deoarece tensiunea sub care se află o persoană nu depășește tensiunea de fază. În consecință, curentul care trece prin corpul uman este mai mic. În plus, valoarea acestui curent este influențată și de modul neutru al sursei de curent, rezistența de izolație și capacitatea firelor în raport cu pământul, rezistența podelei pe care stă o persoană, rezistența pantofilor și alti factori.

ÎN rețea trifazată cu trei fire cu neutru izolat puterea curentului (A) care trece prin corpul uman la atingerea uneia dintre fazele rețelei în timpul funcționării sale normale (Figura 6) este determinată de următoarea expresie:

unde Z este impedanța complexă a unei faze în raport cu pământul, Ohm, Z = r/(l + jwCr), r și C sunt, respectiv, rezistența de izolație a firului (Ohm) și capacitatea firului (F) relativă la sol (pentru simplitate, considerat a fi același pentru toate rețelele de fire).

Curentul în formă reală va fi, A:

. (9)

Dacă capacitatea firelor în raport cu pământul este mică, adică C » 0, care apare de obicei în rețelele aeriene pe distanțe scurte, atunci ecuația (15) va lua forma

Dacă capacitatea este mare și conductivitatea izolației este nesemnificativă, adică r » ¥, care apare de obicei în rețelele de cabluri, atunci conform expresiei (5) puterea curentului (A) care trece prin corpul uman va fi egală cu

, (11)

unde x c ​​​​este capacitatea egală cu 1/wС, Ohm; w - frecvența unghiulară, rad/s.

Din expresia (6) rezultă că în rețelele cu neutru izolat, care au o capacitate nesemnificativă între fire și pământ, pericolul pentru o persoană care atinge una dintre faze în timpul funcționării normale a rețelei depinde de rezistența firelor. relativ la sol: cu creșterea rezistenței, pericolul scade, Prin urmare, este foarte important în astfel de rețele să se asigure o rezistență ridicată de izolație și să se monitorizeze starea acesteia pentru detectarea și eliminarea în timp util a defecțiunilor. Cu toate acestea, în rețelele cu capacitate mare față de masă, rolul izolației firului în asigurarea siguranței la atingere se pierde, așa cum se poate vedea din ecuațiile (5) și (7).

ÎN rețea trifazată cu patru fire cu neutru împământat conductivitatea izolației și conductivitatea capacitivă a firelor în raport cu pământul sunt mici în comparație cu conductivitatea împământului neutru, prin urmare, atunci când se determină puterea curentului care trece prin corpul uman care atinge faza de rețea, acestea pot fi neglijate. .

În condiții normale de funcționare, puterea lui r și curentul I h care trece prin corpul uman vor fi (Figura 7) egale cu:

I h = U f /(R h + r 0), (12)

unde r 0 este rezistența neutră de împământare, Ohm.

De regulă, r 0 £ 10 Ohm, dar rezistența corpului uman R h nu scade sub câteva sute de Ohm×m. În consecință, fără o mare eroare în ecuația (8), putem neglija valoarea lui r 0 și presupunem că atunci când atingem una dintre fazele unei rețele trifazate cu patru fire cu un neutru împământat, o persoană se găsește practic sub tensiunea de fază U f, iar curentul care trece prin el este egal cu câtul împărțirii U f la R h. Rezultă că atingerea unei faze a unei rețele trifazate cu un neutru împământat în timpul funcționării sale normale este mai periculoasă decât atingerea unei faze a unei rețele care funcționează normal cu un neutru izolat (vezi ecuațiile (6) și (8)).

Conexiunea unei persoane la rețeaua electrică poate fi monofazată sau bifazată. Conexiunea monofazată este conexiunea unei persoane între una dintre fazele rețelei și pământ. Puterea curentului dăunător în acest caz depinde de modul neutru al rețelei, rezistența umană, pantofi, podea și izolarea fazei față de sol. Comutarea monofazată are loc mult mai des și provoacă adesea leziuni electrice în rețelele de orice tensiune. Cu o conexiune în două faze, o persoană atinge două faze ale rețelei electrice. Cu o pornire în două faze, puterea curentului care curge prin corp (curent de lovire) depinde numai de tensiunea rețelei și de rezistența corpului uman și nu depinde de modul neutru al transformatorului de alimentare a rețelei. Rețelele electrice sunt împărțite în monofazate și trifazate. O rețea monofazată poate fi izolată de pământ sau poate avea un fir împământat. În fig. 1 prezintă opțiuni posibile pentru conectarea unei persoane la rețele monofazate.

Astfel, dacă o persoană atinge una dintre fazele unei rețele trifazate cu patru fire cu un neutru solid împământat, atunci va fi practic sub tensiunea de fază (R3≤ RF) și curentul care trece prin persoană în timpul funcționării normale a rețelei. rețeaua practic nu se va schimba odată cu modificările rezistenței de izolație și ale cablurilor de capacitate față de masă.

Efectul curentului electric asupra corpului uman

Trecând prin corp, curentul electric are efecte termice, electrolitice și biologice.

Efectul termic se manifestă prin arsuri ale pielii sau organelor interne.

În timpul acțiunii electrolitice, din cauza trecerii curentului, are loc descompunerea (electroliza) a sângelui și a altor lichide organice, însoțită de distrugerea globulelor roșii și a tulburărilor metabolice.

Efectul biologic se exprimă în iritația și excitarea țesuturilor vii ale corpului, care este însoțită de contracția convulsivă spontană a mușchilor, inclusiv a inimii și a plămânilor.

Există două tipuri principale de șoc electric:

§ leziuni electrice,

§ socuri electrice.

Socuri electrice poate fi împărțit în patru grade:

1. contractii musculare convulsive fara pierderea cunostintei;

2. cu pierderea conștienței, dar cu păstrarea respirației și a funcției cardiace;

3. pierderea conștienței și tulburarea activității cardiace sau a respirației (sau ambele);

4. moarte clinică, i.e. lipsa respirației și a circulației sângelui.

Moartea clinică este o perioadă de tranziție între viață și moarte, începe din momentul în care activitatea inimii și plămânilor se oprește. O persoană aflată în stare de moarte clinică nu prezintă niciun semn de viață: nu are respirație, nu are bătăi ale inimii, nu are nicio reacție la durere; Pupilele ochilor sunt dilatate și nu reacţionează la lumină. Cu toate acestea, trebuie amintit că în acest caz corpul poate fi încă reînviat dacă îi este acordat ajutor corect și în timp util. Durata decesului clinic poate fi de 5-8 minute. Dacă ajutorul nu este oferit în timp util, apare moartea biologică (adevărată).

Rezultatul șocului electric pentru o persoană depinde de mulți factori. Cele mai importante dintre ele sunt mărimea și durata curentului, tipul și frecvența curentului și proprietățile individuale ale organismului.

Determinarea rezistenței de răspândire a curentului a conductoarelor de împământare unice și procedura de calculare a buclei de împământare de protecție pentru echipamentele de proces staționare (GOST 12.1.030-81. CCBT. Împământare de protecție, împământare)

Implementarea dispozitivelor de împământare. Se face distincție între dispozitivele de împământare artificială, destinate exclusiv în scopuri de împământare, și cele naturale - părți conductoare terțe care sunt în contact electric cu pământul direct sau printr-un mediu conductor intermediar, utilizate în scopuri de împământare.

Pentru electrozii de împământare artificială, se folosesc de obicei electrozi verticali și orizontali.

Ca conductori naturali de împământare pot fi utilizați: alimentarea cu apă și alte conducte metalice așezate în pământ (cu excepția conductelor de lichide inflamabile, gaze inflamabile sau explozive); conducte de tubaj ale fântânilor arteziene, puțurilor, gropilor etc.; structuri metalice si din beton armat ale cladirilor si structurilor care au legaturi la pamant; mantale de plumb ale cablurilor așezate în pământ; palplanșe de tablă pentru structuri hidraulice etc.

Calculul împământării de protecție are ca scop determinarea parametrilor de bază ai împământarii - numărul, dimensiunile și ordinea de amplasare a conductoarelor de împământare unice și a conductorilor de împământare, la care tensiunile de atingere și de pas în timpul închiderii fazei la corpul împământat nu depășesc valorile admise. .

Pentru a calcula împământarea, sunt necesare următoarele informații:

1) caracteristicile instalației electrice - tip de instalație, tipuri de echipamente principale, tensiuni de funcționare, metode de împământare a neutrelor transformatoarelor și generatoarelor etc.;

2) planul instalației electrice care indică dimensiunile principale și amplasarea echipamentelor;

3) formele și dimensiunile electrozilor din care se preconizează construirea sistemului de împământare a grupului proiectat, precum și adâncimea preconizată a scufundării acestora în pământ;

4) date din măsurătorile rezistivității solului în zona în care urmează să fie construit electrodul de pământ și informații despre condițiile meteo (climatice) în care au fost efectuate aceste măsurători, precum și caracteristicile zonei climatice. Dacă se presupune că pământul este cu două straturi, atunci este necesar să existe date de măsurare privind rezistivitatea ambelor straturi ale pământului și grosimea stratului superior;

5) date privind conductorii naturali de împământare: ce structuri pot fi utilizate în acest scop și rezistența acestora la împrăștierea curentului, obținută prin măsurare directă. Dacă din anumite motive este imposibil să se măsoare rezistența electrodului natural de împământare, atunci trebuie furnizate informații care să permită ca această rezistență să fie determinată prin calcul;

6) curent de eroare la pământ calculat. Dacă curentul este necunoscut, atunci este calculat folosind metodele obișnuite;

7) valorile calculate ale tensiunilor de atingere (și trepte) permise și durata protecției, dacă calculul se face pe baza tensiunilor de atingere (și trepte).

Calculele de împământare se fac de obicei pentru cazurile în care electrodul de împământare este plasat într-o masă omogenă. În ultimii ani, s-au dezvoltat și au început să fie utilizate metode de inginerie pentru calcularea sistemelor de împământare în sol multistrat.

La calcularea conductoarelor de împământare în sol omogen, se ia în considerare rezistența stratului superior al pământului (stratul schimbărilor sezoniere), cauzată de înghețul sau uscarea solului. Calculul se face folosind o metodă bazată pe utilizarea factorilor de utilizare a conductivității de împământare și de aceea se numește metoda factorului de utilizare. Se realizează atât cu proiecte simple, cât și complexe ale conductoarelor de împământare de grup.

La calcularea sistemelor de împământare într-un pământ multistrat, se adoptă de obicei un model de pământ cu două straturi cu rezistivitățile straturilor superioare și inferioare r1 și respectiv r2 și grosimea (grosimea) stratului superior h1. Calculul se face printr-o metodă bazată pe luarea în considerare a potențialelor induse pe electrozii care fac parte din sistemul de împământare a grupului, și de aceea se numește metoda potențialelor induse. Calculul conductoarelor de împământare în pământ multistrat necesită mai multă muncă. În același timp, oferă rezultate mai precise. Este recomandabil să îl utilizați în proiecte complexe de sisteme de împământare de grup, care au loc de obicei în instalații electrice cu un neutru efectiv împământat, adică în instalații cu tensiuni de 110 kV și mai mult.

Când se calculează un dispozitiv de împământare prin orice metodă, este necesar să se determine rezistența necesară pentru acesta.

Rezistența necesară a dispozitivului de împământare este determinată în conformitate cu PUE.

Pentru instalațiile cu tensiuni de până la 1 kV, rezistența dispozitivului de împământare utilizat pentru împământarea de protecție a părților conductoare expuse într-un sistem de tip IT trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

unde Rз este rezistența dispozitivului de împământare, ohm; Upred.add – tensiune de atingere, a cărei valoare se presupune a fi 50 V; Iз – curent total de eroare la pământ, A.

De regulă, nu este necesar să se accepte o valoare a rezistenței dispozitivului de împământare mai mică de 4 ohmi. O rezistență a dispozitivului de împământare de până la 10 ohmi este permisă dacă condiția de mai sus este îndeplinită, iar puterea transformatoarelor și generatoarelor care alimentează rețeaua nu depășește 100 kVA, inclusiv puterea totală a transformatoarelor și (sau) generatoarelor care funcționează în paralel.

Pentru instalațiile cu tensiuni peste 1 kV peste 1 kV, rezistența dispozitivului de împământare trebuie să corespundă cu:

0,5 Ohm cu un neutru efectiv împământat (adică cu curenți mari de defect la pământ);

250/Iz, dar nu mai mult de 10 Ohmi cu un neutru izolat (adică cu curenți mici de eroare la pământ) și cu condiția ca electrodul de împământare să fie utilizat numai pentru instalații electrice cu tensiuni peste 1000 V.

În aceste expresii, Iз este curentul de eroare la pământ calculat.

În timpul funcționării, poate exista o creștere a rezistenței la răspândirea curentului electrodului de masă peste valoarea calculată, de aceea este necesar să se monitorizeze periodic valoarea rezistenței electrodului de masă.

Bucla de pământ

Bucla de masă este în mod clasic un grup de electrozi verticali de adâncime mică conectați printr-un conductor orizontal, montați lângă un obiect la o distanță reciprocă relativ mică unul de celălalt.

Ca electrozi de împământare într-un astfel de dispozitiv de împământare, a fost folosit în mod tradițional un colț de oțel sau o armătură de 3 metri lungime, care a fost introdus în pământ cu un baros.

Ca conductor de legătură a fost folosită o bandă de oțel de 4x40 mm, care a fost așezată într-un șanț pregătit în prealabil, de 0,5 - 0,7 metri adâncime. Conductorul a fost conectat la conductorii de împământare montați prin sudare electrică sau cu gaz.

Pentru a economisi spațiu, bucla de pământ este de obicei „rulată” în jurul clădirii de-a lungul pereților (perimetrul). Dacă te uiți la acest electrod de împământare de sus, poți spune că electrozii sunt montați de-a lungul conturului clădirii (de unde și numele).

Astfel, o buclă de masă este un electrod de împământare format din mai mulți electrozi (grupuri de electrozi) conectați între ei și montați în jurul clădirii de-a lungul conturului acesteia.

Punctul de conectare al înfășurărilor transformatorului de alimentare (generator) se numește punct neutru sau neutru. Neutrul sursei de alimentare poate fi izolat și împământat. Pământat se numește neutrul generatorului (transformatorului), conectat direct la dispozitivul de împământare sau prin rezistență scăzută (de exemplu, prin transformatoare de curent). Izolat numit neutru al unui generator sau transformator, neconectat la un dispozitiv de împământare sau conectat la acesta printr-o rezistență mare (dispozitive de semnalizare, măsurare, protecție, reactoare de suprimare a arcului de împământare).

Socul electric are loc atunci când un circuit electric se închide prin corpul uman. Acest lucru se întâmplă atunci când o persoană atinge cel puțin două puncte ale unui circuit electric, între care există o anumită tensiune. Includerea unei persoane într-un circuit poate avea loc în mai multe moduri: între fir și pământ, numită conexiune monofazată; între două fire - conexiune bifazată .

Conexiune monofazată reprezintă contactul direct al unei persoane cu părți ale unei instalații sau echipamente electrice care sunt alimentate în mod normal sau accidental. Când este conectată monofazat la o rețea cu un neutru izolat și împământat, o persoană este expusă la o tensiune de fază, care este de 1,73 ori mai mică decât liniară și este expusă la curent, care depinde de tensiunea de fază a instalației, rezistența de corpul uman, pantofi, podea, împământare neutră și izolație.

La conexiune monofazată într-o rețea trifazată cu patru fire cu un neutru împământat Puterea curentului care trece prin corpul uman poate fi exprimată astfel:

I h =U f /(R h +r p +r o +r n) => I h R h = U f R h /(R h +r p +r o +r n)

unde U f este tensiunea de fază. ÎN; R h - rezistența corpului uman, Ohm; r p este rezistența podelei pe care se află persoana. Ohm; r o - rezistența la încălțăminte. Ohm; r n - rezistența neutră de împământare. Ohm; U pr - tensiune de atingere, V.

De exemplu, sunt luate în considerare două cazuri de conectare monofazată a unei persoane la un circuit electric trifazat cu patru fire cu un neutru împământat la tensiunea de linie.

U f = 380V; U l = 220 V = U f = 1,73 U f

Un caz de condiții nefavorabile. O persoană care atinge o fază se află pe un teren umed sau pe o podea conductivă (metalică), pantofii lui sunt umezi sau au cuie metalice. În conformitate cu aceasta, sunt acceptate următoarele rezistențe: corpul uman = 1000 Ohm; sol sau podea r p = 0; încălțăminte r o = 0. Rezistența neutră de împământare r n = 4 Ohmi (poate fi neglijată în calcul datorită valorii sale nesemnificative).

Un curent mortal va trece prin corpul uman:

I h =U f /R h = U l /(1,73 R h)= 220/1000 = 0,22 A = 220 mA;

U pr = U f = 220 V.

Un caz de condiții favorabile. O persoană se află pe o podea uscată din lemn cu o rezistență r p = 100.000 Ohm, pe picioarele sale sunt pantofi uscati neconductivi (cauciuc) cu o rezistență r o = = 45000 ohmi. Apoi, un curent de prag, permis pe termen lung pentru o persoană, va trece prin corpul uman:

I h =220/(1000+100000+45000)=220/146000=0,0015A=1,5mA

U pr =220*1000/146000=1,5V

Aceste exemple ilustrează importanța proprietăților izolante ale pardoselilor și încălțămintei pentru a asigura siguranța persoanelor care lucrează în condiții de posibil contact cu curentul electric.

Comutarea în două faze este contactul simultan al unei persoane cu două faze diferite ale aceleiași rețele alimentate. În acest caz, persoana este pornită la tensiunea de linie completă a instalației. Puterea curentului care acționează asupra unei persoane depinde de tensiunea liniei Și rezistența corpului uman R h . La pornirea în două faze, rezistența de izolație a firelor nu are efect de protecție:

I h =1,73 U f /R h =380/1000=0,38A=380mA U pr =I h R h =380 V

Această valoare a curentului (tensiunii) este mortală pentru viața umană. În acest caz, modul neutru pentru comutarea în două faze este practic neimportant. Cazurile de comutare în două faze sunt relativ rare: ele sunt cel mai probabil atunci când lucrează sub tensiune, când părțile purtătoare de curent ale diferitelor faze sunt situate la o distanță mică unele de altele.

În conformitate cu cerințele tehnologice, se acordă adesea preferință unei rețele cu patru fire; aceasta utilizează două tensiuni de funcționare - liniară și fază. Astfel, dintr-o rețea cu patru fire 380 este posibil să se alimenteze atât o sarcină de putere - trifazată, inclusiv între firele de fază la o tensiune liniară de 380 V, cât și o sarcină de iluminat, inclusiv între firele de fază și neutru, adică la o tensiune de fază de 220 V. În același timp, instalația electrică este mult mai ieftină datorită folosirii mai puține transformatoare, secțiunilor transversale mai mici ale firelor etc.

Rețelele cu neutru împământat sunt utilizate acolo unde este imposibil să se asigure o bună izolare a instalațiilor electrice (din cauza umidității ridicate, a mediului agresiv etc.) sau este imposibil să se constate și să se elimine rapid deteriorarea izolației atunci când curenții capacitivi ai rețelei, din cauza la ramificarea sa semnificativă, ajunge la valori mari care pun viața în pericol. Astfel de rețele includ rețele ale marilor întreprinderi industriale, rețele de distribuție urbane etc. Opinia existentă despre un grad mai ridicat de fiabilitate a rețelelor cu neutru izolat nu este suficient de fundamentată. Datele statistice indică faptul că, în ceea ce privește fiabilitatea operațională, ambele rețele sunt aproape identice.

La tensiuni peste 1.000V până la 35 kV, rețelele, din motive tehnologice, au un neutru izolat, iar peste 35 kV, un neutru împământat.

Spațiile după gradul de pericol pot fi clasificate în: clasa I - spații de birouri și laboratoare cu instrumente de precizie, ateliere de montaj ale fabricilor de instrumente, fabrici de ceasuri etc.; la clasa a II-a - spații de depozitare neîncălzite, scări cu podele conductoare etc.; Clasa 3 include toate atelierele instalațiilor de construcție de mașini: galvanică, baterii etc. Acestea includ și zonele de lucru în aer liber.