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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Вопросы выходного контроля.

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

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

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

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

5.Как можно уменьшить опасность поражения электрическим током?

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

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

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

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

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

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

Короткий путь http://bibt.ru

9.2. Схемы возможного включения человека в цепь электрического тока.

В процессе эксплуатации электроустановок не исключена возможность случайного прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Прикосновение будет наиболее опасным, если человек стоит на земле или проводящем основании (пол, площадка) и обувь его обладает некоторой электропроводностью.

Прикосновение человека к токоведущим частям может быть однофазным (однополюсным в цепях постоянного тока) или двухфазным (двухполюсным). В обоих случаях образуется электрическая цепь, одним из участков которой окажется тело человека. Путь тока через человека в первом случае может быть «рука - ноги». Во втором случае - «рука - рука». Возможны и другие схемы включения человека в электрическую цепь, например при касании токоведущих частей лицом, шеей, спиной и др. или включение «нога - нога».

При двухфазном (двухполюсном) включении человек оказывается под полным рабочим напряжением электроустановки и ток, проходящий через него, будет равен

I чел = U л /R чел, (9.1)

где U л - линейное напряжение; R чел - сопротивление тела человека.

При однополюсном (однофазном) прикосновении, которое встречается чаще, ток, протекающий через человека, будет зависеть не только от напряжения электроустановки и сопротивления тела человека, но и от других факторов: режима нейтрали источника питания, состояния изоляции сети, состояния (электропроводности) пола, обуви человека, влажности воздуха и др.

Прохождение тока через человека, является следствием его прикосновения не менее, чем к двум точкам электрической цепи, между которыми есть некоторая разность потенциалов (напряжение).

Опасность такого прикосновения неоднозначна и зависит от ряда факторов:

схемы включения человека в электрическую цепь;

напряжения сети;

схемы самой сети;

режима нейтрали сети;

степени изоляции токоведущих частей от земли;

ёмкости токоведущих частей относительно земли.

Классификация сетей напряжением до 1000 В

Однофазные сети

Однофазные сети разделятся на двухпроводные и однопроводные.

Двухпроводные

Двухпроводные сети делятся на изолированные от земли и с заземлённым проводом.

Изолированные от земли

С заземлённым проводом

Данные сети широко используются в народном хозяйстве, начиная с питания малым напряжением переносного инструмента и заканчивая питанием мощных однофазных потребителей.

Однопроводные

В случае однопроводной сети, роль второго провода выполняет земля, рельс и т.д.

Однофазная сеть. Однопроводная

Основное применение данные сети получили в электрифицированном транспорте (электровозы, трамваи, метро и т.д.).

Трёхфазные сети

В зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырём схемам.

Нейтральная точка источника тока - точка, напряжения на которой относительно всех фаз одинаковы по абсолютному значению.

Нулевая точка источника тока - заземлённая нейтральная точка.

Проводник,присоединённый к нейтральной точке, называется нейтральным проводником (нейтралью), а к нулевой точке - нулевым проводником.

1. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

2. Трёхпроводная сесть с заземлённой нейтралью

3. Четырёх проводная сеть с изолированной нейтралью

4. Четырёх проводная сеть с заземлённой нейтралью

При напряжении до 1000В в нашей стране используются схемы «1» и «4».

Схемы включения человека в электрическую цепь

Двухфазное прикосновение - между двумя фазами электрической сети. Как правило, наиболее опасное т.к., имеет место быть линейное напряжение. Однако данные случаи довольно редки.

Однофазное прикосновение - между фазой и землёй. При этом предполагается наличие электрической связи между сетью и землёй.

Подробнее о схемах включения человека в цепь см. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.

Однофазные сети

Изолированная от земли

Нормальный режим

Чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу.
Прикосновение человека к проводу с большим электрическим сопротивлением изоляции более опасно.

Аварийный режим

При замыкании провода на землю, человек прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению линии, независимо от сопротивления изоляции проводов.

С заземлённым проводом

Прикосновение к незаземлённому проводу

В данном случае, человек оказывается практически под полным напряжением сети.

Прикосновение к заземлённому проводу

В нормальных условиях прикосновение к заземлённому проводу практически не опасно.

Прикосновение к заземлённому проводу. Аварийный режим работы

При коротком замыкании напряжение на заземлённом проводе может достигать опасных значений.

Трёхфазные сети

С изолированной нейтралью

Нормальный режим

Опасность прикосновения определяется полным электрическим сопротивлением проводов относительно земли, с увеличением сопротивления, опасность прикосновения уменьшается.

Аварийный режим

Напряжение прикосновения практически равно линейному напряжению сети. Наиболее опасный случай.

С заземлённой нейтралью

Нормальный режим

Человек в данном случае оказывается практически под фазным напряжением сети.

Аварийный режим

Величина напряжения прикосновения лежит между линейным и фазным напряжением, зависит от соотношения между сопротивлением замыкания на землю и сопротивлением заземления .

Меры обеспечения электробезопасности

Исключение контакта человека с токоведущими частями.
Релаизуется посредством расположения токоведущих частей в недосягаемых местах (на высоте, в кабельных каналах, коробах, трубах и т.д.)

Использование малых напряжений (12, 24, 36 В).
Например, для питания ручного инструмента в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током.

Использование двойной изоляции.
Например, выполнение корпуса электроустановки из диэлектрика.

Применение средств индивидуальной защиты.
Перед применением СИЗ необходимо обязательно убедиться в их исправности, целостности, а также проверить сроки предыдущей и последующей поверки инструмента.

Основные защитные средства обеспечивают непосредственную защиту от поражения электрическим током.
Дополнительные защитные средства не могут самостоятельно обеспечить безопасность, но могут помочь при использовании основных средств.

Контроль изоляции оборудования и сетей.
- Выходной контроль.
- Плановый.
- Внеочередной и т.д.

Защитное разделение сетей.
Позволяет уменьшить ёмкость линий вблизи потребителей электрической энергии.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с землёй или её эквивалентом (популярно о заземлении на geektimes.ru).

В сетях до 1000 В защитное заземление применяется в сетях с изолированной нейтралью.
Принцип действия заключается в уменьшении до безопасного значения напряжения прикосновения.

Когда заземление невозможно, в целях защиты выравнивают потенциал основания на котором стоит человек и оборудования, путём повышения. Например, соединение ремонтной корзины с фазным проводником ЛЭП.

Заземлители делятся на:
a. Искусственные, предназначенные для целей заземления непосредственно.
b. Естественные, находящиеся в земле металлические предметы иного назначения, которые могут быть использованы в качестве заземлителей. Исключения по критерию взырвопожароопасности (газопроводы и т.д.).

Сопротивление заземления должно быть не более нескольких Ом. При этом со временем в результате коррозии сопротивление заземлителя возрастает. Поэтому его величина должна периодически контролироваться (зима/лето).

Защитное зануление - преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с многократно заземлённым нулевым защитным проводником.

Область применения - электроустановки с заземлённой нейтралью с напряжением до 1000В.

Принцип действия - превращение замыкания на корпус оборудования в однофазное короткое замыкание, с последующим отключением оборудования по превышению максимально допустимой силы тока.

Токовая защита реализуется либо с помощью автоматических выключателей, либо плавких предохранителей. Особое внимание необходимо уделить выбору толщины нулевого защитного провода, достаточной для проведения тока короткого замыкания.

Применение УЗО (устройств защитного отключения).

Данный вид защиты срабатывает, когда токи входящий и выходящий в отслеживаемом контуре не совпадают по величине т.е., когда имеет место быть утечка тока. Например, при прикосновении человека к фазному проводу, часть тока уходит мимо основного контура в землю, что и вызывает отключение питания оборудования в контролируемом контуре. Подробнее, .

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 4.1.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока

	Нормированная величина		Продолжительность действия тока, с	Нормированная величина

Трехфазные сети с изолированной от земли нейтралью.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схемы включения в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землей (рис.1). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (U пр ).

Двухфазное прикосновение, при прочих равных условиях, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, а ток через человека, оказываясь независимым oт схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:

где
- линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

U ф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

R h - сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а - двухфазное включение: б и в- однофазные включения

Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в результате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

Однофазное прикосновение, при прочих равных условиях, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через человека, ограничивается влиянием многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает значительно чаще и является основной схемой, при которой происходит поражение людей током в сетях любого напряжения. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного прикосновения. При этом рассматриваются обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения U пр , и тока I h проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда сопротивления изоляции проводов, так же как и емкости проводов относительно земли не равны между собой, т.е.

r 1 ≠ r 2 ≠ r 3 ≠ r н ; С 1 ≠ С 2 ≠ С 3 ≠ С н ≠ 0,

где r 1 , r 2 , r 3 , r н - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C 1 , C 2 , C 3 , C н - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

;
;
;

где w - угловая частота, рад/с;

j - мнимая единица, равная (
).

Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а - схема сети; б - эквивалентная схема; L 1, L 2, L 3, - фазные проводники; PEN - нулевой (совмещённый) провод.

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

;
,

где r 0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

При прикосновении человека к одной из фаз, например к фазному проводнику L1, напряжение, под которым он окажется, определится выражением

, (6.1)

Ток найдётся по формуле

где - комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

- комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00" на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

;
;
,

где U ф - фазное напряжение источника (модуль), В;

а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

,

будем иметь равенство

.

Подставив это значение в (6.1), получим искомое уравнение напряжения прикосновения в комплексной форме, воздействующего на человека, прикоснувшегося к фазному проводнику L1 трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

. (6.2)

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Y h :

. (6.3)

При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с проводимостью заземления нейтрали имеет весьма малые значения и с некоторым допущением может быть приравнена к нулю, т.е.

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y н = 0

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

,

или (в действительной форме)

, (6.4)

а ток равен

(6.5)

Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r 0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека R h , не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r 0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф , и ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R h .

Из уравнения (6.5) вытекает еще один вывод: ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали сети.

В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.

Глухое замыкание на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r зм , а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

.

Здесь также принимаем, что Y 1 , Y 2 и Y н малы по сравнению с Y 0 , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

,
и
,

получим напряжение прикосновения в действительной форме

.

Для упрощения этого выражения допустим, что

.

В результате получим окончательно, что напряжение U пр равно

. (6.6)

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

. (6.7)

Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а - схема сети; б - векторная диаграмма напряжений.

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю r зм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

.

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r 0 , то из уравнения (6.6) получим, что U np = U ф , т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления r зм и r 0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> U пр > U ф . (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях r зм и r 0 по сравнению с R h , первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях r зм и r 0 будет всегда больше единицы, но меньше
, т.е. получим выражение (6.8).