Какие определяют ток проходящий тело человека. Определить величину силы тока, проходящую через тело человека при случайном прикосновении к корпусу неисправного оборудования. Основные причины поражения человека электрическим током

Тема 1. Электробезопасность

Предисловие

С целью закрепления знаний основных положений курса «Производственная безопасность» и выработки у студентов практических навыков по применению их в инженерной деятельности в сборнике рассмотрены задачи, связанные с вопросами надёжности и безопасной эксплуатацией промышленного оборудования и бытовых установок.

Представленные задачи распределены по темам в порядке возрастающей сложности на основе изучения студентами соответствующих дисциплин по специальности «Безопасность технологических процессов и производств».

Материалы сборника полезно использовать как преподавателям при изложении, так и студентам при освоении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности». Выбор тем и задач для практических аудиторных занятий и самостоятельных решений рекомендуется делать с учётом конкретных специальностей, обучающихся студентов.

Приведённые в приложении справочный материал содержит таблицы теплофизических и механических свойств различных материалов и веществ. Справочный материал собран в объёме достаточном для решения учебных и практических задач.

Тема 1. Электробезопасность.

Задача №1

На воздушной линии электропередачи напряжением U л = 35 кВ оборвался проводник и замкнулся на металлическую трубу, лежащую на земле. Находившийся вблизи человек оказался под напряжением шага U ш, при этом он одной ногой стоял на торце (конце) трубы, а другой на земле по оси трубы на расстоянии шага от торца. (см. рисунок)

Рисунок. Замыкание линейного проводника на протяженный заземлитель.

Линейное напряжение сети U л = 35 кВ;

Длина трубы = 10 м, диаметр d = 0,1 м;

Длина воздушных линий ЛЭП L в = 210 км;

Удельное сопротивление грунта ρ г = 150 Ом · м;

Длина шага человека а = 1 м;

Требуется:

Определить напряжение шага U ш, В

Определить ток через человека I h , мА

1. Напряжение шага U ш определяется по формуле: U ш =

где - коэффициент шага, - коэффициент сопротивления основания.

2. Потенциал на продольном заземлителе (на трубе) определяется , В

3. Ток замыкания на заземлитель находим из выражения:

где = 210 км – протяжённость ЛЭП 35кВ

Длина кабельной линии. = 0 (принимаем)

Линейное напряжение, кВ.

Тогда I з = A

4. Потенциал будет равным:

5. Коэффициент шага определяется по формуле:

6. Потенциал основания , на котором одной ногой стоит человек на расстоянии шага а = 1 м. и x = 5 м. от центра трубы определим по формуле протяженного заземлителя

, В

, В

7. Найдём значение коэффициента шага β 1

8. Определим величину коэффициента сопротивления основания β 2 по формуле

где = 3ρ – сопротивление основания, на котором стоит человек (принимается)

Тогда

9. Искомое напряжение шага U ш

U ш = 531 · 0,78 · 0,69 = 286 В

10. Величина тока через человека I h

Ток I h = 197 мА > 100 мА

Литература:

Задача №2

Определить значение тока через человека I h при касании к заземлённому нулевому рабочему проводнику N в однофазной двухпроводной сети в точке C, а затем в точке В: 1) при нормальной работе сети; 2) при коротком замыкании проводников L и N.

Рисунок. Прикосновение человека к заземлённому нулевому рабочему проводнику в однофазной двухпроводной сети.

Напряжение сети U ф = 220 В;

Длина проводников: АВ = 30м; АС = 50м; АВС D Е = 100м;

Удельное сопротивление медных проводников ρ = 0,018 Ом · ;

Сечение проводников S = 10 мм 2 (d = 3,5 мм)

Активная мощность, потребляемая двигателем ;

Сопротивление заземления ;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Коэффициент мощности эл. двигателя Cos

Требуется:

определить ток через тело человека при касании в точке С и В:

При нормальной работе сети: I h и I h ;

При коротком замыкании проводников L и N: I h и I h

1. Найдём значение тока I h .

Определим напряжение в точке С

, В

Ток в точке С выразим, используя формулу мощности эл. двигателя: , Вт

,

Определим сопротивление проводника N длиной АС = 50 м.

R АС = , Ом R АС = , Ом

Напряжение будет равным В

*) Ток 10 мА – пороговый ощутимый ток

2. Найдём значение тока

, U В = , В

R АВ =0,018· Ом

U B = 102,3 · 0,054 = 5,5 В

3. Найдём величину тока I h при коротком замыкании проводников L и N в точке С

Напряжение в точке С при коротком замыкании

Определить ток короткого замыкания

где – сопротивление обоих проводников L и N

= Ом

0,03 А- сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением. Изменяется в пределах (0,006 ÷0,2)Ом

Напряжение в точке С будет равным

Искомый ток определяется: I h

**) Ток I h = 100мА – величина смертельного тока

4. Найдём величину тока I h в точке В при коротком замыкании проводников L и N

Напряжение в точке В при коротком замыкании

I ; R АВ = 0,054 Ом

Напряжение в точке В будет равным

Тогда искомый ток определиться: I h =

1. Опасность поражения человека в рассмотренной схеме зависит от напряжений U ф, U C , U В и от длин проводников АС, АВ, АВС D Е. С увеличением этих параметров ток I h увеличивается, приближается к пороговому неотпускающему току равному 10 мА

2. Особая опасность создаётся при коротком замыкании проводников L и N. Ток I h при касании в месте замыкания в точке С близок к величине смертельного тока (100мА). Необходимо устанавливать предохранители FA на обоих проводниках L и N или автоматический выключатель QF, отключающие сеть за время .

Литература:

Задача №3

На строительной площадке монтажник, выполняя задание по установке башенного крана вблизи линий электропередачи (ЛЭП), коснулся рукой крюка и был смертельно поражён электрическим током. Работа велась в дождливую ветреную погоду без

оформления наряда – допуска. Кран был заземлён и стоял без электрической проводки. В это время на рядом расположенной опоре ЛЭП – 35 кВ от ветровой нагрузки и плохого состояния изоляционной подвески произошло замыкание фазного проводник на металлическую опору

Рисунок. Поражение электрическим током рабочего при монтаже башенного крана

Ток, стекающий в землю при замыкании фазного проводника на металлическую опору I з = 27,6 А;

Глубина заложение опоры в землю = 2 м;

Удельное сопротивление земли ;

Расстояние от опоры до рабочего x 1 = 4 м;

Расстояние от опоры до заземлителя крана x 2 = 12 м;

Сопротивление тела человека R h = 800 Ом

Требуется определить:

Напряжение прикосновения U пр, В

Ток, прошедший через человека I h , мА

Сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом.

где – потенциал на расстоянии x 1 от опоры

Потенциал на крюке равен потенциалу на заземлителе крана на расстоянии x 2 = 12 м.

Находим величины и по формулам

Тогда U п р =

2. Ток, проходящий через человека I h =

Сопротивление основания, на котором стоял монтажник, принимаем равным нулю в виду дождливой погоды. R осн = 0

I h = I h =

Причинами несчастного случая со смертельным исходом явились следующие обстоятельства:

Монтаж башенного крана проводился в дождливую, ветреную погоду без применения защитных мер при работе на расстоянии менее 30 м. от проводников ЛЭП - 35 кВ

Неудовлетворительное состояние опор и изолиряторов фазных проводников на данном участке ЛЭП – 35

Литература

Задача №4

В трёхфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением 380/220В человек, стоя на земле, прикоснулся к фазному проводнику. См. Рисунок.

Рисунок. Опасность прикосновения человека к проводнику 3 x фазной электрической сети с изолированной нейтралью.

Активное сопротивление изоляции проводников относительно земли r 1 =r 2 =r 3 =r из =10 5 Ом;

- ёмкость проводников при длине ≤ 0.4 км, c 1 =c 2 =c 3 =c ≤ 0,1 мкФ/км;

- ёмкость проводников при длине = 1…10 км, с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км;

Напряжение фазное U ф =220В;

Сопротивление тела человека R h =1000 Ом

Сопротивления основания, на котором стоит человек, и его обуви равны нулю.

Требуется:

Определить ток, прошедший через тело человека в 3-х случаях

Электрическая сеть короткая, длина проводников ≤ 0.4 км,

c 1 =c 2 =c 3 =c ≤ 0,1 мкФ/км;

Электрическая сеть протяженная, длина проводников = 1 км,

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км;

Электрическая сеть протяженная, длина проводников = 10 км,

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км.

1.Электрическая сеть – короткая, ≤ 0.4 км.

При небольшой ёмкости проводников с ≤ 0,1 мкФ/км и большом значении сопротивления X c = , ёмкостная проводимость проводников Y c близка к нулевому значению и ток через человека, замыкаясь на активное сопротивление изоляции, будет определяться формулой:

или - меньше порогового неотпускающего тока равного 10 – 15 мА.

2. Электрическая сеть протяженная, = 1 км.

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км.

Проводимость проводников будет определяться величиной ёмкостного сопротивления X c .

Ток через человека в этом случае определяется по формуле:

где , Ом *) 1 мкф = 10 -6 Ф

Тогда или

3. Электрическая сеть – протяженная, = 10 км. Ёмкостное сопротивление будет равным: X c = Ом

Тогда или = 194 мА – больше смертельного значения тока, равного 100 мА

Вывод: Работа в коротких электрических сетях ( ≤ 0.4 км) менее опасна. Увеличение протяженности фазных проводников в 10 раз ( = 10 км) приводит к увеличению тока, и будет смертельно опасным.

Литература:

Задача №5

Токарь во время работы на станке прикоснулся к корпуса электрического привода (ЭП) при замыкании фазного проводника на этот корпус. Напряжение питающей сети U л = 6000 В. Сеть 3 х фазная с изолированной нейтралью. В результате токарь получил электрический удар, потерял сознание и скончался. Корпус токарного станка был заземлён на вертикальный металлический стержень диаметром d = 0,03 м и длиной

4м, верхний конец его находился на уровне земли, см. рисунок.

*) В механическом цехе несколько лет не проводился контроль изоляции проводников и электроустановках.

Рисунок. Прикосновение человека к корпусу ЭП замкнутого на фазный проводник в 3 х фазной сети с изолированной нейтралью.

Линейное напряжение электросети U л = 6000 В;

Сопротивление изоляции проводников ;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление обуви и деревянного настила ;

Удельное сопротивление грунта ;

Длина и диаметр заземлителя = 4 м; d = 0,03 м;

Расстояние от заземлителя до рабочего X = 2м;

- ёмкость проводников относительно земли в цеховых условиях в связи с малой протяженностью принимаем равными нулю.

Требуется:

Определить напряжение прикосновения U пр с учётом сопротивления обуви и деревянного настила , на котором стоял токарь.

Определить величину тока I h , прошедшего через тело человека.

Сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом и предложить защитные меры, обеспечивающие безопасность работ на механических станках в цехе.

1. Величину тока через человека с учётом сопротивления определим по формуле

2. Найдём напряжение прикосновения U пр:

3. Потенциал на заземлителе определим из выражения:

4. Найдём сопротивление вертикально-стержневого заземлителя :

5. Найдём величину тока через заземлитель:

Здесь фазное напряжение

Следовательно, I з = А

6. Тогда потенциал будет равен: В

7. Определяем потенциал основания , на котором стоит токарь на расстоянии X = 2м от заземлителя: В.

9. Таким образом величина тока = А или =120мА > 100 мА

Выводы: Основной причиной смертельного случая явилось неудовлетворительное состояние электроустановок и отсутствие контроля за сопротивлением изоляции проводников в механическом цехе при U л = 6000 В (). Необходимо выполнить в механическом цехе схему защитного зануления и подключить корпуса станков к нулевому защитному сопротивлению РЕ для автоматического отключения при замыкании на корпус электроустановки.

Литература

Задача №6

Пытаясь исправить воздушный ввод электрической линии в жилой дом, человек, стоя на металлической бочке, коснулся рукой фазного проводника, идущего от трёхфазной четырёхпроводной электросети с заземлённой нейтралью, и был смертельно поражён током. В момент прикосновения другой человек, стоя на земле, на расстоянии 0,5 м от бочки касался её и также подвергся действию электрического тока.

Рисунок. Действие электрического тока на людей при попытке исправить воздушный ввод в жилой дом

Сопротивление заземлённой нейтрали ;

Диаметр металлической бочки D = 0,5 м;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить токи I h и I h , прошедшие соответственно через 1 го и 2 го человека. Сопротивление обуви пострадавших R об принять равным нулю.

1. Определим ток, прошедший через человека стоявшего на металлической бочке: , А (1)

где сопротивление металлической бочки определяем по формуле: , Ом

Ом.

Тогда А, или мА > 100 мА

2. Определим ток, прошедший через человека, касавшегося металлической бочки , А

Напряжение прикосновения определим по формуле

Определим: потенциал заземлителя В

Коэффициент прикосновения

Потенциал основания В

Коэффициент сопротивления основания , учитывающий сопротивление стекания тока с ног второго человека R ос = 3 - принимается в расчётах

Тогда U пр = 62,4 · 0,68 · 0,45 = 19,1 В

Подставим найденные величины в формулу (2), получим:

или = 19 мА

Литература:

В ванной комнате жилого дома произошло смертельное поражение человека электрическим током. Пострадавший, стоя в ванной 1 (см. рисунок) с небольшим количеством воды, взялся рукой за водопроводную трубу 2 и был поражен током. Электрическое напряжение возникло на сливном стояке 3 в результате повреждения изоляции фазного проводника L и контакта его со стояком в другом жилом помещении. Ванная и сливная труба 4 не имели контакта с водопроводной трубой 2, что и обусловило наличие напряжения между ванной 1 и трубой 2, которое воздействовало на пострадавшего. Напряжение возникло из-за отсутствия металлического патрубка 5, соединяющего ванну с водопроводной трубой 2 (низкое качество монтажа), а также из-за неудовлетворительной эксплуатации электропроводки и отсутствия контроля за состоянием изоляции в проводниках L и N в жилых помещениях.

Рисунок. Поражения человека электрическим током при пользовании ванной.

1- ванная, 2 - водопроводная труба, 3 - сливной стояк, 4 - сливная труба, 5 - металлический патрубок, 0 , 1 , 2 - сопротивления заземлений нейтрали трансформатора, сливного стояка и водопроводной трубы, L, N - фазный и нулевой рабочий проводники; SA –выключатель.
Замыкание и путь тока через человека.

Фазное напряжение электрической сети U ф =220 В;

Сопротивление заземленной нейтрали трансформатора 0 =8 Ом;

Сопротивление сливного стояка 1 - 200 Ом;

Сопротивление заземления водопроводной трубы 2 = 4 Ом;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить ток, поразивший человека. I h

1. Ток через человека определяется по формуле:

Здесь - напряжение на корпусе ванны равно напряжению замыкания на стояке U зм

Ток замыкания определяется:

Следовательно:

Тогда А или мА > 100 мА.

Вывод: Защитным средством от поражения электрическим током в ванной является установка металлического патрубка между ванной и водопроводными трубами.

Литература:

Задача №8

При работе на компьютере в домашних условиях произошло замыкание фазного проводника напряжением 220 В на металлический корпус вычислительной машины.

Изоляция питающего проводника была нарушена и повреждена в нескольких местах посторонними предметами. Компьютер подключался к однофазной сети 3 х проводным шнуром через штепсельное соединение с защитными контактами и выводом проводников L, N и РЕ в распределительный щит на лестничной площадке.

См. Рисунок.

Рисунок. Принципиальная схема электропитания, защитного заземления и зануления компьютера.

1 – корпус компьютера (металлический)

2 – монитор компьютера

3 – узел заземления, зануления в распределительном щите

4 – металлическая конструкция (H: отопительная батарея)

5 – автоматический выключатель (предохранители)

6 – заземлитель нейтрали общего трансформатора

7 – вторичные обмотки общего трансформатора 6,5/0,4 кВ

8 – штепсельное соединение XS - 3

Напряжение сети U ф = 220В;

Сопротивление человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление основания обуви R осн = 5000 Ом;

Сопротивление заземления нейтрали Ом;

Сопротивление металлических конструкций Ом;

Длина проводников L, N, РЕ = 100 м;

Удельное сопротивление проводников ;

Сечение проводников S = 3 мм 2 ;

Сопротивление вторичных обмоток общего трансформатора Z тр = 0,06 Ом.

Требуется:

Определить величину тока, прошедшего через оператора в 2 х случаях:

При касании оператором, стоящего на изолированном основании, корпуса компьютера. см. рисунок, схема а)

При двойном касании оператором: корпуса компьютера и металлической токопроводящей конструкции – отопительной батареи, см. рисунок, схема б)

Первый случай, схема а)

1. Ток через человека: , А (1)

, В (2)

3. Ток замыкания определится:

, А (3)

4. Сопротивление проводников L, N и РЕ: ,Ом (4)

R L , N, PE =0,018 · Ом.

Z тр = 0,06 Ом - сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением (справочные данные)

Подставляя найденные значения, получим:

I зам = А

5. Сопротивление проводников PE и PEN

R PE , PEN = Ом.

Определим напряжение на корпусе: U к = 354,8 · 0,3 = 106, 4 В.

Ток через человека в первом случае определиться по формуле (1):

А, мА.

Второй случай, схема б)

Ток через человека будет равным: = А.

А > 100 мА.

Выводы 1. В первом случае, схема а) ток приведёт к электрическому удару и вызовет фибрилляцию сердца, во 2 м случае схема б) ток мА приведёт к смертельному исходу.

2. В обоих случаях при наличии на компьютере 3 х жильного кабеля с проводником PE произойдёт срабатывание схемы зануления с отключением электрической сети автоматическими выключателями.

Расчёт зануления:

1. Условия срабатывания защитного зануления: , А.

2. Ток плавких вставок (ток срабатывания автоматического выключателя):

I ПЛ = 1,2 I ном, А

3. Номинальный ток компьютера: I ном = , А

100 Вт - номинальная мощность комплекса компьютера (принимаем)

Cosφ = 0,8 - коэффициент мощности трансформатора

I ном = А.

I ПЛ = 1,2 · 0,568 = 0,68 А.

Ток замыкания из предыдущего расчёта равен 354,8 А.

Условие (1) выполняется 354,8 > 3 · 0,68 т. е. 354,8 А > 2,07 А.

Произойдёт срабатывание защитного зануления и отключение электросети и компьютера за время .

Литература:

Задача № 9

На воздушной линии электропередачи (ВЛ) произошло замыкание фазного проводника на тело металлической опоры. При этом подверглись воздействию тока два человека: первый, находившийся ближе к опоре на расстоянии x 1 от неё, и второй касавшийся металлической стойки забора, закреплённой в земле на расстоянии x 2 от центра опоры ВЛ.

Рисунок. Действие электрического тока на людей, оказавшихся вблизи металлической опоры замкнутой на фазный проводник ВЛ.

Ток, стекающий с опоры в землю, I зм = 50 А;

Заглубление опоры в земле = 2 м;

Диаметр опоры d = 0,2 м;

Удельное сопротивление грунта Ом · м;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Длина шага человека a = 0,8 м;

Расстояние: x 1 = 2м; x 2 = 4 м; в = 1,0 м; x 3 = 45 м.

Требуется:

Определить напряжение шага для первого человека - U ш, В;

Определить напряжение прикосновения для второго человека - U пр, В. В обоих случаях учесть сопротивление оснований, на которых находились люди;

Определить потенциал стойки - φ ст, В;

Определить показания вольтметра – V, В.

U ш = (φ x = 2 - φ x = 2,8) · β 2 , В.

Находим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 2м. и x = 2 + 0,8 = 2,8м от металлической опоры по формуле:

φ x = , В

φ x =2,8 = В.

Найдём величину β 2 - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит первый человек, из формулы:

β 2 = , = 3 - сопротивление основания одной ступни.

Тогда β 2 =

U ш = (350,7 – 264,4) · 0,625 = 86,3 · 0,625 = 53,9 В.

U пр = (φ ст - φ x = 5) · 2 , В

Определим потенциал металлической стойки на расстоянии x = 4 м от опоры.

Определим потенциал основания, на котором стоит второй человек, на расстоянии

x = 4 + 1 = 5 м от опоры.

Найдём величину - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит второй человек из формулы.

,

Сопротивление основания, когда ступни ног стоят вместе.

Тогда

Подставляя найденные величины, получим:

U пр = (191,5 – 155,2) · 0,86 = 36,3 · 0,86 = 31,2 В.

3. Определим показания вольтметра V после замыкания:

V = φ ф – φ x = 45 , В.

где φ ф - потенциал замкнутого фазного проводника равен потенциалу замыкания на металлической опоре φ зм,т.е φ ф = φ зм

Определим φ зм по формуле:

φ зм = , В.

φ зм = В.

Определим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 45 м от металлической опоры:

φ x = 45 = В.

Следовательно, показания вольтметра будет равным V = 1468 – 18 = 1450 В.

Литература:

Задача №10

Корпус электродвигателя воздушного вентилятора, установленного на бетонное основание, соединён заземляющим проводником с металлическим листом, на котором стояли двое рабочих. При этом один рабочий касался корпуса эл. двигателя, а другой касался стальной трубы, вертикально забитой в землю и не имеющей связи с металлическим листом. В это время произошло замыкание обмотки работающего двигателя на его корпусе. (См. Рисунок)

Рисунок. Поражение человека электротоком при соприкосновении его со стальной трубой во время замыкания на корпус эл. двигателя.

Эл. сеть трёхфазная с изолированной нейтралью напряжением U л = 660 В;

Сопротивление изоляции проводников относительно земли r 1 = r 2 = r 3 = r = 1800 Ом;

Литература:

Задача №11

При работе в металлическом сосуде ручной электродрелью напряжением 42 В был смертельно поражён электрослесарь. Питание дрели осуществлялось от однофазного трансформатора 220/ 42 В, который в свою очередь питался от сети 380/220 В с глухозаземлённой нейтралью. Корпус понижающего трансформатора и корпус электродрели были подсоединены к нулевому рабочему проводнику N. В период работы слесаря произошло замыкание фазного проводника L на корпус электродвигателя (ЭД) воздушного вентилятора, находившегося вне сосуда и подключённого также к проводнику N, см. рисунок.

Рисунок. Поражение человека током при работе с электроинструментом внутри сосуда.

Напряжение фазное U ф = 220 В;

Сопротивление нулевого рабочего проводника N в два раза больше фазного L 3 ,

Тогда

В

Следовательно ток будет равен А

или мА > 50 мА.

Для исключения опасности поражения человека током в рассмотренном случае необходимо установить дополнительно нулевой защитный проводник РЕ с повторным заземлением, подсоединив к нему отдельно корпус трансформатора

220/42 В, корпус ЭД и корпус электрической дрели. При этом понижающий трансформатор и электродвигатель должны иметь предохранители или автоматическиё выключатель в схеме защитного зануления.

Литература:

Задача №12

На опоре - деревянном столбе воздушной линии электропередачи напряжением 220 В произошёл обрыв нулевого рабочего проводника N, идущего в осветительную арматуру наружного освещения, установленного на этой опоре. В результате лампа погасла. Электромонтёр, стоя на металлическом стержне (рельсе), заглубленном в землю, взялся за конец оборванного провода, идущего от светильника и был смертельно поражен током. (см. рисунок)

Рисунок. Поражение электромонтёра током при попытке устранить обрыв нулевого рабочего проводника на ВЛ 220 В.

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление обуви r об = 800 Ом;

Сопротивление заземлённой нейтрали питающего трансформатора r о = 8 Ом;

Удельное сопротивление земли Ом;

Длина участка рельса, заглублённого в землю = 1,5 м;

Диаметр стержня (рельса) принимается d = 0,1 м.

Напряжение фазного проводника L U ф = 220 В;

Мощность лампы в светильнике P = 200 Вт.

Требуется:

Определить величину тока, поразившего электромонтёра

1. Ток, поразивший электромонтёра:

, А

где - сопротивление лампы определим по формуле:

Сопротивление глухозаземлённой нейтрали r o = 4 Ом;

Сопротивление тела человека и обуви R h = 3500 Ом;

Сопротивление основания, на котором стоит человек, принимаем равным нулю.

Требуется:

Определить, прошедший через человека ток I h , мА;

Определить напряжение прикосновения U пр, В

Определить ток I h , если нейтраль трансформатора будет изолирована от земли.

1. Ток, прошедший через тело человека определяется по формуле:

I h = U ф · , А

I h = 220 · А

или I h = 62 мА < 100 мА.

U пр = U ф · R h · , В

Подставляя известные величины, получим:

U пр = 220· 3500 · 0,00028 = 215 В.

3. Величина тока I h в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазного проводника на землю будет равна:

I h = А > 0,062 А

I h = 103 мА > 100 мА.

Литература:

Задача № 14.

Стоя на земле (на токоведущем основании) человек прикоснулся к фазному проводнику однофазной двухпроводной электрической сети, изолированной от земли, при нормальном режиме работы.

Рисунок. Прикосновение человека к фазному проводнику однофазной двухпроводной сети изолированной от земли.

Первый случай:

Сопротивление изоляции фазного проводника L r 1 = 60 кОм;

Сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r 2 = 15 кОм;

Второй случай:

Сопротивление изоляции фазного проводника L r 1 = 15 кОм;

Сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r 2 = 60 кОм;

Третий случай:

Сопротивление изоляции фазного и нулевого рабочего проводника равны нормированным значениям. r 1 = r 2 = r = 500 кОм;

Напряжение сети U c = 660 В;

Сопротивление основания, на котором стоит человек, и ёмкость проводников относительно земли принять равным нулю;

Сопротивление человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить ток, прошедший через человека в 3 х случаях, сравнить полученные величины с пороговыми значениями тока.

Выяснить в каком случае и почему опасность поражения выше.

Дата публикования: 2015-10-09 ; Прочитано: 4086 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы

Отключите adBlock!
очень нужно

Наибольшее сопротивление заземляющего устройства Я 3 (в Ом) не должно быть более

R 3 = 250/I,

где I - расчетная сила тока замыкания на землю, А.

При использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением до 1 кВ

R 3 = 250/I,

При удельном сопротивлении земли ρ , большем 500 Омм, допускается вводить на указанные значения сопротивлений заземляющего устройства повышающие коэффициенты, зависящие от ρ .

Сила тока I ч проходящего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит тяжесть поражения.

Прикосновение человека к одной фазе - однофазное включение - значительно менее опасно , чем к двум - двухфазное.

Это объясняется тем, что,

во- первых , человек оказывается в этом случае под фазным напряжением, которое в -√3 раз меньше линейного;

во-вторых , в цепи оказывается последовательно включенным ряд дополнительных сопротивлений (пола, обуви и др.).

Сила тока, проходящего через тело человека при однофазном включении, составит:

В сети с заземленной нейтралью (рис. 1.2)

В сети с изолированной нейтралью (см. рис. 1.1, а)

где - сопротивление обуви человека, Ом; R п - сопротивление пола, на котором стоит человек, Ом; R из - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом; R з - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

В расчетах сопротивление резиновой обуви принимают не менее 5 10 4 Ом, сухого пола из

При двухфазном включении (рис. 1.3) сила тока, протекающего через тело человека,

Где U л и U ф - линейное и фазное напряжение сети, В; R , од - сопротивление одежды, Ом.

Рис. 1.3. Прикосновение человека к двум фазам трехфазной сети с линейным напряжением 220 В с изолированной нейтралью:

Сопротивление одежды учитывается только в том случае, если человек прикоснулся к токоведущей части участком тела, защищенным одеждой.

При одновременном касании к обеим фазам через одежду это сопротивление удваивается. Электрическое сопротивление одежды зависит от вида и влажности ткани. Для хлопчатобумажной ткани при площади электрода 100 см 2 она составляет:

для сухой ткани 10... 15 кОм,

для влажной 0,5... 1 кОм.

При наиболее неблагоприятных условиях (касание токоведущих частей оголенными участками тела с поврежденной кожей) ток, проходящий через тело человека, может достигать силы 380 мА.

Непосредственно соприкосновение с токоведущими частями установок, находящимися под напряжением, связано с опасностью поражения током. При этом степень опасности и возможность поражения электрическим током зависят от того, каким образом произошло прикосновение человека к проводникам, находящимся под напряжением.

Возможны два случая прикосновений:

1) к двум линейным проводам одновременно;

2) к одному линейному проводу.

Двухфазное прикосновение. Прикосновение к двум линейным проводам (двум фазам) одновременно (рис. 6, а) является чрезвычайно опасным, поскольку к телу человека в этом случае прикладывается наибольшее возможное в данной сети напряжение — линейное. Ток, протекающий через тело человека, равен

где I ч — ток, протекающий через тело человека, в А;

U л — линейное напряжение установки в В;

U ф — фазовое напряжение в В;

R ч — сопротивление человека в Ом.

В сети с линейным напряжением 380 В и при сопротивлении тела человека 1000 Ом через человека будет проходить ток, равный I ч =380/1000= 0,38 А

Такой ток является, безусловно, опасным для жизни человека.

Рис. 6. Схема пути электрического тока :

а— при двухфазном прикосновении; б — при однофазном прикосновении в системе с заземленной нейтралью; в — при однофазном прикосновении в системе с изолированной нейтралью; г — при однофазном прикосновении в системе при наличии емкости

Случаи двухфазного прикосновения человека происходят очень редко. Достаточно сказать, что из всех случаев электропоражений с тяжелым исходом на долю одновременных прикосновений к двум фазам приходится от 3 до 10%.

Однофазное прикосновение. В 90—97% случаев, повлекших тяжелые электропоражения, имело место прикосновение к одной фазе,. Однако прикосновение к одной фазе является значительно менее опасным, чем двухфазное прикосновение. Объясняется это тем, что при однофазном прикосновении напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в =1,73 раза. Соответственно меньше оказывается и ток, протекающий через тело человека. Кроме того, на величину этого тока влияет также режим нейтрали источника тока, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Нейтрали генераторов и трансформаторов могут быть выполнены либо глухозаземленными, либо изолированными от земли. Глухозаземленной называется нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, трансформаторы тока и т. д.). Изолированной называется нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (например, компенсационные катушки, трансформаторы напряжения и т. д.).

На рис. 6, б и в показаны схемы электрических сетей с заземленной и изолированной нейтралью.

Однофазное прикосновение в сети с глухозаземленной нейтралью. При таком прикосновении (рис. 6, б) ток, протекающий через тело человека, определяется фазовым напряжением сети , сопротивлением тела R ч, сопротивлением R п пола и почвы на участке от ступней ног до заземляющего устройства, сопротивлением обуви R o б и сопротивлением заземления нейтрали источника тока R 0:

Рассмотрим наиболее неблагоприятный случай. Предположим, что человек, прикоснувшийся к одной фазе, стоит на сыром грунте или на проводящем (металлическом или земляном) полу; его обувь также проводящая — сырая или имеет металлические гвозди. Следовательно, можно принять R п = 0 и R об = 0.

Поскольку сопротивление заземления нейтрали R 0 , как правило, равно 4 Ом, им без ущерба для точности подсчета можно пренебречь. В результате формула примет вид .

При линейном напряжении U л = 380 В через тело человека будет протекать ток, равный

Такой ток опасен для жизни.

Если же человек стоит на изолирующем полу (например, из метлахской плитки) в непроводящей обуви (например, резиновой), то, принимая R п = 120 000 Ом и R об = 100 000 Ом, получим

Такой ток безопасен для человека.

В действительности незагрязненные полы из метлахской плитки и резиновая обувь обладают значительно большим сопротивлением по сравнению с принятыми нами, т. е. ток, протекающий через человека, будет еще меньше.

Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью. При однофазном прикосновении человека в сети, имеющей изолированную нейтральную точку (рис. 6, б), ток проходит от места контакта через тело человека, затем через обувь, пол, землю и несовершенную изоляцию проводов к двум другим фазам и далее к источнику электроэнергии. Величина тока, проходящего через тело человека, в этом случае равна

где R из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли в Ом.

В наиболее неблагоприятном случае, когда человек стоит на проводящем полу и имеет проводящую обувь, т. е. при R п = 0 и R об = 0, формула значительно упростится:

При U л = 380 В и R из = 500 000 Ом получим

Этот ток значительно меньше тока (0,22 А), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Если же принять R п = 120 000 Ом и R oб = 100 000 Ом, то ток будет еще меньше:

Следовательно, в сети с изолированной нейтралью условия безопасности находятся в прямой зависимости не только от сопротивления пола и обуви, но и от сопротивления изоляции проводов относительно земли: чем лучше изоляция, тем меньше сила тока, протекающего через человека. В сети с заземленной нейтралью положительная роль изоляции проводов практически полностью утрачена.

Таким образом, при прочих равных условиях однофазное прикосновение человека в сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью, и, следовательно, система с изолированной нейтралью при нормальном состоянии изоляции менее опасна для человека, чем система с глухим заземлением нейтрали. Однако в линии такой системы может длительное время существовать незамеченное персоналом замыкание одной из фаз на землю. Если в это время человек прикоснется к проводу одной из двух других фаз, то окажется под полным линейным напряжением сети, что равносильно двухфазному прикосновению.

Общие требования обустройстве электросетей. Согласно Правилам устройства электроустановок в четырехпроводных сетях переменного тока и трехпроводных сетях постоянного тока выполняют глухое заземление нейтрали. Сети с изолированной нейтралью применяют при повышенных требованиях безопасности с обязательным устройством контроля изоляции сети и целости пробивных предохранителей силовых трансформаторов, позволяющих персоналу быстро обнаружить замыкание на землю, либо с устройством автоматического отключения участков, получивших замыкание на землю.

Опасность воздействия емкостного тока. В связи с тем, что каждая электрическая установка имеет емкость, необходимо учитывать также ее опасное влияние и возможное поражение током. Выше было сказано, что наименьшую опасность представляет однофазное прикосновение в системе с изолированной нейтралью при наличии качественной изоляции фаз. Однако даже в случае идеальной изоляции поражение током возможно и зависит от величины емкостного тока.

Емкость тока зависит от конструкции сети (воздушная или кабельная), напряжения и сечения проводов. При равных условиях (одинаково высоком напряжении, например, в 10 кВ) емкость жилы подземного кабеля среднего сечения относительно земли значительно больше емкости одной фазы относительно земли воздушной линии (соответственно, 0,2*10 -6 Ф/км и 0,0045*10 -6 ÷ 0,005 X 10 -6 Ф/км).

Предположим, что изоляция сети находится в таком хорошем состоянии, что токами утечки через изоляцию можно пренебречь, но сеть имеет некоторую емкость по отношению к земле. Для рассматриваемого случая схема прикосновения человека к одной фазе и образования цепи движения токов утечки через емкость показана на рис. 6, г.

Общее выражение для емкостного тока, протекающего через тело человека, будет

где jχ c — емкостное сопротивление одной фазы, выраженное в символической форме (здесь χ c = 1/(ω*C)—реактивное сопротивление емкости, где ω = 2πf— угловая частота переменного тока; f — частота тока в Гц; С—емкость фазы по отношению к земле в Ф).

Если взять модуль полного сопротивления, то ток, протекающий через тело человека:

При значительной емкости сети, которая имеет место в разветвленных и протяженных кабельных сетях, величина тока, протекающего через тело человека, может оказаться опасной для жизни. В таких случаях электрические системы с изолированной нейтралью в отношении безопасности полностью теряют преимущества перед системами с заземленной нейтралью и их следует рассматривать как равноценные. Но для сетей малой и средней протяженности однофазное прикосновение менее опасно для систем с изолированной нейтралью.

Опасность шаговых напряжений. Опасность поражения током может возникнуть вблизи места перехода тока

Рис. 7.

в землю с упавшего фазного провода. В зоне растекания токов (рис. 7) человек подвергается воздействию шаговых напряжений, т. е. напряжений, обусловленных, током замыкания на землю между точками почвы, отстоящими друг от друга в зоне растекания токов на расстоянии шага. Опасность поражения в этом случае увеличивается при сокращении расстояния между человеком и местом замыкания на землю и увеличении ширины шага.

Сила тока однофазного замыкания на землю I з может быть определена по формуле величина шагового напряжения U ш по формуле

где R 0 — сопротивление рабочего заземления нейтрали в Ом;

R p — сопротивление растеканию тока в месте замыкания фазного провода на землю в Ом;

ρ - удельное сопротивление грунта в Ом*см;

а — длина шага в см;

х — расстояние от места замыкания фазного провода до места измерения напряжения в см.

Определим величину шагового напряжения, воздействию которого подвергается стоящий на земле человек, если произошло замыкание на землю в сети напряжением 330/220 В с заземленной нейтралью. Сопротивление рабочего заземления R 0 = 4 Ом. Сопротивление растеканию тока в месте замыкания R р = 12 Ом (это соответствует наименьшему значению сопротивления, за исключением случая замыкания на металлическую конструкцию большой протяженности). Человек находится на расстоянии х = 4 м от точки замыкания. Величина шага а = 0,8 м. Удельное сопротивление, грунта растеканию тока ρ = 3*10 4 Ом*см.

Первоначально определим силу тока замыкания на землю а затем величину шагового напряжения

Параметры тока, проходящего через человека при воздействии шагового напряжения, зависят, кроме того, от сопротивлений опорной поверхности ног и обуви. Защитное действие оказывает обувь, обладающая хорошими изоляционными свойствами, например, резиновая.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА МТ и БЖ

Дисциплина “Безопасность жизнедеятельности ”

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Студент Душко О.В.

Специальность 1004

Курс V

Шифр 91-2181

Филиал(представительство)

Дата выдачи

Работу принял Соломатина В.П.

Преподаватель Соломатина В.П.

Санкт-Петербург

Задача 2

Определить величину тока, протекающего через тело человека, прикоснувшегося к корпусу поврежденной электрической установки в случае пробоя изоляции.

Примечание: Необходимо определить величину тока, проходящего через тело человека как при наличии защитного заземления, так и без него. Определить возможную тяжесть исхода поражения человека.

Исходные данные:

Сопротивление изоляции, кОм 6

Напряжение, В 220

Сопротивление человека, R h , кОм 1,25

Сопротивление заземлителя, R z , Ом 9,5

1. Определим силу тока, проходящего через тело человека, при отсутствии защитного заземления, при однофазном прикосновении к токоведущим частям.

I h = U пр / R h =220/1250=0,22= 176 mA

2. Определим силу тока, проходящего через тело человека, при наличии защитного заземления, при однофазном прикосновении к токоведущим частям.

I z = U пр /(R z + R h )=175 m А

Вывод: фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд – паралич дыхания.

Вопросы для контрольной работы:

2. Изложите сущность поражения человека электрическим током при различных схемах его включения в сеть. Что положено в основу выбора режима нейтрали (заземлённой, изолированной). Какая сеть более безопасная: с изолированной или заземлённой нейтралью.

Все электроустановки по условиям применения мер электробезопасности подразделяются на четыре группы:

Электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

Электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

Электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

Электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В электроустановках напряжением выше 1000 В прикосновение к неизолированным токоведущим частям, находящимся под напряжением, или приближаться к ним на недопустимые расстояния опасно в любых случаях независимо от режимов работы нейтрали электрической сети.

В электроустановках напряжением до 1000 В степень опасности и вероятность поражения электрическим током в значительной мере зависят от схемы включения человека в электрическую цепь и режима работы нейтрали. В трехфазных сетях переменного тока наиболее характерны две схемы включения человека в цепь тока: двухфазное (между двумя фазами электрической сети) и однофазное (между одной фазой и землей).

Наиболее опасное – двухфазное. Опасность поражения не зависит от режима работы нейтрали электрической сети, и пострадавший оказывается под линейным напряжением. Ток I, проходящий через тело человека, можно определить по выражению I=U/Rч. Случаи двухфазного прикосновения человека наблюдаются очень редко.

Однофазное прикосновение при режиме работы нейтрали электрической сети:

Глухозаземленная; электрический ток, проходящий через тело человека

В электрических сетях оценка опасности поражения производится сравнением расчетного значения тока, проходящего через тело человека, со значением тока, не вызывающего смертельного поражения (меньше или равно 10 мА). Ток, поражающий человека, зависит от рабочего напряжения, схемы питания электроустановки, условий включения человека в эту цепь.

В зависимости от рабочего напряжения электроустановки подразделяют на две категории: до 1000 В и свыше 1000 В.

При напряжении до 1000 В применяется две схемы электропитания:

• 1) трехпроводная сеть с изолированной нейтралью;
• 2) четырехпроводная сеть с глухо заземленной нейтралью.

Сети с изолированной нейтралью применяются в случае, когда можно поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна (короткие сети), а сети с заземленной нейтралью применяются, если невозможно обеспечить высокий уровень изоляции или емкостные токи имеют достаточно высокие значения.

Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека, т. е. при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, находящимся под напряжением. Наиболее характерными являются две схемы включения человека в электрическую цепь (рис. 12.2): между двумя проводами (двухфазное прикосновение) и между одним проводом и землей (однофазное прикосновение), при наличии связи между сетью и землей.

Рис. 12.2.

а - двухфазное включение; б, в- однофазное включение

Безопасность трехпроводных сетей с изолированной нейтралью.

Такие сети отличаются тем, что нейтральная точка источника не имеет связи с землей даже через большое сопротивление (рис. 12.3) или вообще отсутствует (если обмотки источника соединены в треугольник), нейтральный провод также отсутствует.

Рис. 12.3.

а - сеть с источником, обмотки которого соединены в звезду; б - сеть с источником, обмотки которого соединены в треугольник.

Двухфазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью. Двухфазное прикосновение к сети наиболее опасно, т. к. при этом ток проходит через тело человека по одному из самых опасных для организма путей: рука - рука.

Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное U n = 1,73 Щ, и поэтому через тело человека пойдет больший ток (А):

При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети.

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

Такой ток для человека смертельно опасен.

Случаи двухфазного прикосновения происходят при грубых нарушениях требований электробезопасности, а именно, при обслуживании электроустановок под напряжением, отказе от изолирующих защитных средств при выполнении ремонта, профилактики и т. п.

Однофазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью. Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается ток, проходящий через тело человека.

Кроме того, на значение этого тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.

При включении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью в период ее нормальной работы (рис. 12.4, а) ток, проходя через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, обладающей в исправном состоянии большим сопротивлением.

Рис. 12.4.

сети с изолированной нейтралью:

а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

Если емкости фаз С а =С ь = С с =С относительно земли и емкостные проводимости b a = Ь ь = b c = b считать симметричными, а также при симметричных сопротивлениях изоляции r a = r h = г с = г и симметричных активных проводимостях g a = g h = g c = g, проводимость цепи человека I h будет определяться выражением:

показывающим, что ток, проходящий через человека, тем меньше, чем больше сопротивления между фазными проводами и землей. Здесь С/ ф - фазное напряжение источника, т. е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или между фазным и нулевым проводом, В; R h - сопротивление цепи человека, Ом; Z - полное сопротивление фаз относительно земли, Ом.

В сетях напряжением до 1000 В малой протяженности емкость невелика и емкостной проводимостью можно пренебречь, тогда полная проводимость Y - g и Z = г, т. е. сопротивление фазы относительно земли равно активному сопротивлению изоляции г и тогда ток, проходящий через человека:

Выражение (12.2) показывает значение изоляции как фактора безопасности: чем выше сопротивление изоляции г, тем меньше ток, проходящий через человека.

При прикосновении человека к фазе в сети с малой емкостью и большим сопротивлением изоляции, если полное сопротивление фаз относительно земли значительно больше сопротивления цепи человека, т. е. |Z|» R h , выражение (12.1) принимает вид:

в этом случае ток, проходящий через человека, ограничивается сопротивлением фаз относительно земли и почти не зависит от сопротивления тела человека.

При сопротивлениях фазы относительно земли в несколько десятков кило- ом (кОм) и более ток, проходящий через человека, невелик и даже может не превышать длительно допустимого значения 10 мА. Поэтому в сетях с изолированной нейтралью, имеющих высокое сопротивление изоляции и малую емкость, без повреждений изоляции, безопасно даже прикосновение к фазе. Однако подавляющее большинство сетей имеет значительную емкость С >-0,1 мкФ на фазу. У разветвленных сетей с большим числом потребителей сопротивление изоляции мало, а емкость имеет значительную величину. Поэтому может оказаться, что сопротивление фазы относительно земли намного меньше сопротивления цепи человека |Z|«: R h . При этом выражение (12.1) примет вид:

т. е. человек, касаясь фазы, окажется под фазным напряжением, и изоляция почти никак не влияет на величину проходящего через него тока.

В сети с линейным напряжением 380 В (фазное напряжение и ф = 220 В)

ток, проходящий через человека, достигает смертельно опасной величины - 220 мА. Сеть с плохой изоляцией и большой емкостью |Z|-

ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе, достигает опасных и даже смертельных величин: I h >- 50 мА.

Сети напряжением выше 1000 В имеют очень высокое активное сопротивление изоляции, поэтому активной проводимостью фаз относительно земли можно пренебречь. Считая емкости фаз симметричными С а = С ь = С = С, получаем для этой сети Ъ а = Ь ь = b c = b , Y = jb или Z = -jx, где j - мнимая часть проводимости; х - емкостное сопротивление фаз относительно земли. Ток, проходящий через человека, по (12.1) равен:

Однополюсное прикосновение к токоведущим частям, а также прикосновение к оказавшемуся под напряжением корпусу, даже незаземленному, при малом напряжении безопасно, так как ток, проходящий через человека, даже при прикосновении к фазе определяется сопротивлением изоляции и малым напряжением согласно выражению (12.1):

При аварийном режиме работы сети с изолированной нейтралью, т. е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление г зм сила тока (А), проходящего через тело человека, прикоснувшегося к исправной фазе (рис. 12.4, б), будет:

а напряжение прикосновения (В):

При замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью сопротивление изоляции замкнутой фазы по отношению к земле становится равным нулю. В этом случае человек, прикоснувшись к неповрежденной фазе, оказывается включенным между двумя фазами в электрической цепи: источник электропитания - неповрежденная фаза - тело человека - земля - поврежденная фаза.

Если принять, что г зм =0, или по крайней мере считать, что г зм R h (так обычно бывает на практике), то в этом случае:

т. е. человек окажется под действием линейного напряжения.

В действительных условиях г зм >- 0, поэтому напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети. Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме работы, имея в виду, что Я ИЗ / 3 » г з м.

Безопасность четырехпроводных сетей с заземленной нейтралью.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому при определении силы тока, проходящего через тело человека, касающегося фазы сети, ими можно пренебречь.

При однофазном прикосновении в сети с заземленной нейтралью цепь, по которой проходит ток, состоит из сопротивления тела человека R h , его обуви R o6 , пола R n , а также сопротивления заземления нейтрали г 0 (рис. 12.5).

Рис. 12.5.

а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

В этом случае сила тока в этой цепи определяется в виде:

Для безопасности работающих в электроустановках важно иметь непроводящую ток обувь и изолирующие полы. При нормальном режиме работы сети в наиболее неблагоприятных условиях сила тока (А), проходящего через тело человека, будет (рис. 12.5, а):

Поскольку сопротивление нейтрали г 0 обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, им можно пренебречь, тогда:

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так в сети с фазным напряжением 220 В ток, проходя через тело человека, будет иметь величину:

Такой ток смертельно опасен для человека. При равных условиях прикосновение человека к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью, но менее опасно прикосновения к неповрежденной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период, так как сопротивление г зм может в ряде случаев мало отличаться от сопротивления г 0 .

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление г 3 м, силу тока, проходящего через тело человека, касающегося исправной фазы (рис. 12.5, б), определяют по уравнению:

Напряжение прикосновения в этом случае будет:

Если сопротивление замыкания провода на землю г зм считать равным нулю, то напряжение прикосновения будет равно U np = %/з ?/ ф. Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали г 0 , то U np = ?/ ф, т. е.

напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению. Однако в практических условиях сопротивления г 3 м и г 0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т. е.:

Вместе с тем этот случай является, как правило, менее опасным, чем прикосновение к исправной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период, поскольку в ряде случаев г 0 мало по сравнению с г зи. В случае аварии, когда одна фаза замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной, т. к. при такой аварии напряжение неповрежденной фазы относительно земли сможет возрасти с фазного 220 В до линейного 380 В, а в сети с заземленной нейтралью при подобной ситуации повышение напряжения окажется незначительным. При однофазном прикосновении в сети с замыканием на землю одной из фаз, независимо от того, заземлена нейтраль источника тока или изолирована, прикосновение к неповрежденной фазе является смертельно опасным.