Poraz čovjeka strujom kao rezultat električnog utjecaja, odnosno prolaska struje kroz osobu, posljedica je njegovog dodirivanja 2 tačke električnog kola između kojih se nalazi neki napon. Opasnost od takvog dodira procjenjuje se, kao što znate, strujom koja prolazi kroz ljudsko tijelo ili naponom pod kojim se nalazi. Treba napomenuti da napon dodira ovisi o nizu faktora: krugu za spajanje osobe na električni krug, naponu mreže, krugu same mreže, načinu njene neutralnosti, stupnju izolacije struje- noseći delovi sa zemlje, kao i kapacitet strujnih delova u odnosu na zemlju itd.
Shodno tome, gornja opasnost nije jednoznačna: u jednom slučaju, uključivanje osobe u električni krug bit će popraćeno prolaskom malih struja kroz njega i neće biti vrlo opasno, u drugim slučajevima struje mogu doseći značajne vrijednosti. što može dovesti do smrti. U ovom članku se govori o ovisnosti opasnosti uključivanja osobe u električno kolo, odnosno vrijednosti napona dodira i struje koja teče kroz osobu, od navedenih faktora.
Ova zavisnost mora biti poznata pri ocjenjivanju određene mreže prema sigurnosnim uvjetima, odabiru i proračunu odgovarajućih mjera zaštite, posebno uzemljenja, nuliranja, zaštitnog isključivanja, uređaja za kontrolu izolacije mreže itd.
Istovremeno, u svim slučajevima, osim u onima koji su posebno predviđeni, pretpostavit ćemo da su otpor temelja na kojem osoba stoji (tlo, pod, itd.), kao i otpor njegovih cipela, beznačajni i stoga se mogu uzeti jednakima nuli.
Dakle, najkarakterističnije sheme za uključivanje osobe u električni krug u slučaju slučajnog kontakta s vodičima koji nose struju su:
1. Prebacivanje između dva fazna provodnika kola,
2. Veza između faze i zemlje.
Naravno, u drugoj opciji pretpostavlja se da je dotična mreža električno povezana sa zemljom zbog, na primjer, uzemljenja neutralnog izvora struje ili zbog loše izolacije žica u odnosu na uzemljenje, ili zbog na prisustvo velikog kapaciteta između njih.
Dvofazni kontakt se smatra najopasnijim, jer se u ovom slučaju na ljudsko tijelo primjenjuje linearni napon od 380 volti, a struja koja prolazi kroz tijelo ne zavisi od mrežne šeme i njenog neutralnog režima.
Dvofazni dodiri se javljaju vrlo rijetko i uglavnom su povezani s radom pod naponom:
Na električnim pločama, sklopovima i nadzemnim vodovima;
Kada koristite neispravnu ličnu zaštitnu opremu;
Na opremi sa nezaštićenim dijelovima pod naponom itd.
Jednofazni dodir se obično smatra manje opasnim, jer je struja koja prolazi kroz osobu u ovom slučaju ograničena utjecajem niza faktora. Ali to se u praksi dešava mnogo češće nego dvofazni. Stoga je tema ovog članka analiza samo slučajeva jednofaznog kontakta u razmatranim mrežama.
U slučaju strujnog udara za osobu potrebno je poduzeti mjere za oslobađanje žrtve od struje i odmah početi pružati mu prvu pomoć.
Oslobodite osobu od djelovanja struješto je prije moguće, ali se moraju poduzeti mjere opreza. Ako se žrtva nalazi na visini, moraju se preduzeti mjere da se spriječi da padne.
Dodirivanje osobe koja je pod energijom opasno, a prilikom izvođenja akcija spašavanja potrebno je striktno pridržavati se određenih mjera opreza mogući poraz struja lica koja izvode ove radove.
Većina na jednostavan način oslobađanje žrtve od struje je gašenje električne instalacije ili njenog dijela koji osoba dodirne. Kada se instalacija isključi, električno svjetlo se može ugasiti, pa je u nedostatku dnevne svjetlosti potrebno imati spreman još jedan izvor svjetlosti - fenjer, svijeću itd.
Nakon oslobađanja žrtve od struje potrebno je utvrditi stepen oštećenja i, u skladu sa stanjem oštećenog, pružiti mu medicinsku pomoć. Ukoliko unesrećeni nije izgubio svijest, potrebno mu je obezbijediti mir, a ako ima ozljeda ili povreda (modrice, frakture, iščašenja, opekotine i sl.), mora mu se prije dolaska ljekara pružiti prva pomoć ili odvođenje u bolnicu. najbližoj medicinskoj ustanovi.
Ako je žrtva izgubila svijest, ali je disanje očuvano, potrebno ga je ravnomjerno i udobno položiti na mekanu posteljinu - ćebe, odjeću i sl., otkopčati ovratnik, pojas, skinuti usku odjeću, očistiti usta od krvi, sluzi, obezbediti svež vazduh, udahnuti amonijak, poprskati vodom, samleti i zagrejati telo.
U nedostatku znakova života (s kliničkom smrću nema disanja i pulsa, zjenice oka su proširene zbog gladovanja kore velikog mozga kisikom) ili uz isprekidano disanje, žrtvu treba brzo osloboditi odjeće koja ograničava disanje, očistite usta i uradite vještačko disanje i masažu srca.
Poznavanje procesa koji se dešavaju u električnim instalacijama omogućava inženjerima energetike da bezbedno rukovode opremom bilo kog napona i vrste struje, vrše popravke i Održavanje električni sistemi.
Informacije date u PTB i PTE - glavnim dokumentima koje su kreirali najbolji stručnjaci na osnovu analize nesreća s ljudima pogođenim opasni faktori prateći rad električne energije.
Okolnosti i uzroci da osoba dospe pod uticaj električne struje
Dokumenti sa sigurnosnim smjernicama identificiraju tri grupe razloga za strujni udar radnika:
1. nenamjerno, nenamjerno približavanje dijelovima pod strujom sa naponom na udaljenosti manjoj od bezbedne ili dodirujući ih;
2. pojava i razvoj vanrednih situacija;
3. kršenje uslova propisanih aktima koji propisuju pravila ponašanja radnika u postojećim električnim instalacijama.
Procjena opasnosti od povređivanja ljudi sastoji se u tome da se proračunima odredi jačina struja koje prolaze kroz tijelo žrtve. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir mnoge situacije kada se kontakti mogu pojaviti na nasumičnim mjestima u električnoj instalaciji. Osim toga, napon koji se primjenjuje na njih varira ovisno o mnogim razlozima, uključujući uvjete i načine rada električnog kruga, njegove energetske karakteristike.
Uvjeti za poraz osobe strujom električne instalacije
Da bi struja tekla kroz tijelo žrtve, potrebno je stvoriti električni krug spajanjem na najmanje dvije tačke kola sa potencijalnom razlikom - naponom. Električna oprema može doživjeti sljedeće uvjete:
1. istovremeni dvofazni ili dvopolni dodir različitih polova (faza);
2. jednofazni ili jednopolni kontakt sa potencijalom kola, kada osoba ima direktnu galvansku vezu sa potencijalom zemlje;
3. slučajno stvaranje kontakta sa provodnim elementima električne instalacije, koji su bili pod naponom kao rezultat razvoja udesa;
4. padanje pod dejstvom napona koraka, kada se stvara razlika potencijala između tačaka na kojima se istovremeno nalaze noge ili drugi delovi tela.
U tom slučaju može doći do električnog kontakta žrtve sa strujnim dijelom električne instalacije, što PUE smatra dodirom:
1. ravno;
2. ili indirektno.
U prvom slučaju nastaje direktnim kontaktom s dijelom pod naponom koji je pod naponom, au drugom slučaju dodirom neizolovanih elemenata kola kada je opasan potencijal prošao kroz njih u slučaju nezgode.
Za utvrđivanje uslova za siguran rad električne instalacije i pripremu radnog mjesta za radnike u njoj potrebno je:
1. analizirati slučajeve mogućeg stvaranja puteva za prolaz električne struje kroz tijelo uslužnog osoblja;
2. uporediti njegovu maksimalnu moguću vrijednost sa sadašnjim minimalno dozvoljenim standardima;
3. donosi odluku o sprovođenju mjera za osiguranje električne sigurnosti.
Značajke analize stanja oštećenja ljudi u električnim instalacijama
Za procjenu količine struje koja prolazi kroz tijelo žrtve u mreži istosmjernog ili izmjeničnog napona, koriste se sljedeće vrste oznaka:
1. otpori:
Rh - u ljudskom tijelu;
R0 - za uređaj za uzemljenje;
Riz - izolacijski sloj u odnosu na konturu tla;
2. struje:
Ih - kroz ljudsko tijelo;
Iz - kratki spoj na konturu zemlje;
Uc - krugovi jednosmerne ili jednofazne naizmjenične struje;
Ul - linearni;
Uf - faza;
Upr - dodir;
Ush - korak.
U ovom slučaju moguće su sljedeće tipične sheme za povezivanje žrtve na naponske krugove u mrežama:
1. DC u:
unipolarni kontakt kontakta provodnika sa potencijalom izolovanim od uzemljenja;
jednopolni kontakt potencijala kola sa uzemljenim polom;
bipolarni kontakt;
2. trofazne mreže na;
jednofazni kontakt sa jednim od potencijalnih provodnika (generalizovan slučaj);
dvofazni kontakt.
Šeme oštećenja u DC kolima
Jednopolni ljudski kontakt sa potencijalom izolovanim od zemlje
Pod dejstvom napona Uc struja Ih teče kroz serijski stvoreni lanac potencijala donjeg provodnika, tela žrtve (ruka-noga) i uzemljenja kroz udvostručeni izolacioni otpor medija.
Jednopolni ljudski kontakt sa potencijalom uzemljenog pola
U ovoj shemi, situacija se pogoršava spajanjem na petlju uzemljenja jedne potencijalne žice s otporom R0 blizu nule i mnogo manjim od otpora tijela žrtve i izolacijskog sloja vanjskog okruženja.
Jačina željene struje je približno jednaka omjeru mrežnog napona i otpora ljudskog tijela.
Bipolarni ljudski kontakt sa mrežnim potencijalima
Mrežni napon se direktno primjenjuje na tijelo žrtve, a struja kroz njegovo tijelo ograničena je samo njegovim neznatnim otporom.
Opće sheme poraza u trofaznim krugovima naizmjenične struje
Stvaranje ljudskog kontakta između faznog potencijala i zemlje
U opštem slučaju, postoji otpor između svake faze kola i potencijala zemlje i stvara se kapacitet. Neutral namotaja izvora napona ima generalizirani otpor Zn, čija je vrijednost in različiti sistemi krug uzemljenja se mijenja.
Formule za proračun provodljivosti svakog kola i ukupne struje Ih kroz fazni napon Uf prikazane su na slici formulama.
Formiranje ljudskog kontakta između dvije faze
Najveća veličina i opasnost je struja koja prolazi kroz lanac stvoren između direktnih kontakata tijela žrtve s faznim žicama. U tom slučaju dio struje može proći duž putanje kroz zemlju i izolacijski otpor medija.
Karakteristike dvofaznog dodira
U DC i trofaznim AC krugovima, uspostavljanje kontakata između dva različita potencijala je najopasnije. Uz ovu shemu, osoba pada pod utjecaj najvećeg napona.
U krugu s napajanjem konstantnog napona, struja kroz žrtvu izračunava se po formuli Ih \u003d Uc / Rh.
U trofaznoj mreži naizmjenična struja ova vrijednost se izračunava omjerom Ih=Ul/Rh=√3 Uf/Rh.
S obzirom na to prosječni električni otpor ljudskog tijela je 1 kiloom, izračunavamo struju koja se javlja u mreži jednosmjernog i naizmjeničnog napona od 220 volti.
U prvom slučaju to će biti: Ih=220/1000=0,22A. Ova vrijednost od 220 mA dovoljna je da se žrtva podvrgne konvulzivnoj kontrakciji mišića, kada se, bez vanjske pomoći, više ne može osloboditi posljedica slučajnog dodira - struje držanja.
U drugom slučaju, Ih=(220 1.732)/1000\u003d 0,38A. Pri ovoj vrijednosti od 380 mA postoji smrtna opasnost od ozljeda.
Također obraćamo pažnju na činjenicu da u trofaznoj mreži naizmjeničnog napona položaj nule (može biti izoliran od zemlje ili obrnuto - kratko spojen) vrlo malo utiče na vrijednost struje Ih. Njegov glavni udio ne ide kroz uzemljenje, već između faznih potencijala.
Ako je osoba primijenila sredstva zaštite koja osiguravaju njegovu pouzdanu izolaciju od uzemljenja, tada će se u takvoj situaciji pokazati beskorisnim i neće pomoći.
Jednofazne karakteristike dodira
Trofazna mreža sa gluvouzemljenom neutralom
Žrtva dodiruje jednu od faznih žica i pada pod potencijalnu razliku između njega i uzemljenja. Takvi slučajevi se najčešće javljaju.
Iako je napon faza-zemlja manji od 1.732 puta od linije do linije, takav slučaj ostaje opasan. Stanje žrtve se može pogoršati:
neutralni način rada i kvaliteta njegove veze;
električni otpor dielektričnog sloja žica u odnosu na potencijal zemlje;
vrsta obuće i njena dielektrična svojstva;
otpor tla na lokaciji žrtve;
drugi povezani faktori.
Vrijednost struje Ih u ovom slučaju može se odrediti relacijom:
Ih=Uf/(Rh+Rob+Rp+R0).
Podsjetimo da su otpori: ljudsko tijelo Rh, cipele Rb, pod Rn i uzemljenje na neutralnom R0, uzeti u omima.
Što je imenilac manji, to se stvara više struje. Ako zaposleni nosi provodne cipele, na primjer, stopala su mu mokra ili su mu potplati obloženi metalnim ekserima, a uz to se nalazi na metalnom podu ili vlažnom tlu, onda možemo pretpostaviti da je Rb = Rp = 0. Time se osigurava najnepovoljniji slučaj za život žrtve.
Ih=Uf/(Rh+R0).
S faznim naponom od 220 volti, dobivamo Ih = 220 / 1000 = 0,22 A. Ili struju smrtne opasnosti od 220 mA.
Sada izračunajmo opciju kada zaposlenik koristi zaštitnu opremu: dielektrične cipele (Rb = 45 kOhm) i izolacionu podlogu (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015 A.
Dobili smo sigurnu vrijednost struje od 1,5 mA.
Trofazna mreža sa izolovanom neutralom
Ne postoji direktna galvanska veza između nule izvora struje i potencijala zemlje. Fazni napon se primenjuje na otpor izolacionog sloja Riz, koji ima veoma visoku vrednost, koji se kontroliše tokom rada i stalno održava u dobrom stanju.
Krug strujnog toka kroz ljudsko tijelo zavisi od ove vrijednosti u svakoj od faza. Ako uzmemo u obzir sve slojeve strujnog otpora, onda se njegova vrijednost može izračunati po formuli: Ih=Uf/(Rh+Rb+Rp+(Riz/3)).
U najnepovoljnijem slučaju, kada se stvore uslovi za maksimalnu provodljivost kroz cipele i pod, izraz će imati oblik: Ih=Uf/(Rh+(Riz/3)).
Ako uzmemo u obzir mrežu od 220 volti sa slojnom izolacije od 90 kOhm, onda dobivamo: Ih = 220 / (1000 + (90000/3)) = 0,007 A. Takva struja od 7 mA će se dobro osjetiti, ali neće moći da izazove smrtonosnu povredu.
Imajte na umu da smo u ovom primjeru namjerno izostavili otpor tla i cipele. Ako se oni uzmu u obzir, tada će se struja smanjiti na sigurnu vrijednost, reda veličine 0,0012 A ili 1,2 mA.
Nalazi:
1. u krugovima sa izolovanim neutralnim elementom lakše je osigurati sigurnost radnika. To izravno ovisi o kvaliteti dielektričnog sloja žica;
2. pod istim okolnostima dodirivanja potencijala jedne faze najopasnije je kolo sa uzemljenom nultom nego sa izolovanom.
Razmotrimo slučaj dodirivanja metalnog kućišta električnog uređaja, ako je unutar njega slomljena izolacija dielektričnog sloja na faznom potencijalu. Kada osoba dodirne ovo tijelo, struja će teći kroz njegovo tijelo do zemlje, a zatim kroz nultu do izvora napona.
Zamjenski krug je prikazan na slici ispod. Opterećenje koje stvara uređaj ima otpor Rn.
Otpor izolacije Riz zajedno sa R0 i Rh ograničava međufaznu kontaktnu struju. Izražava se omjerom: Ih=Uf/(Rh+Riz+Ro).
U ovom slučaju, po pravilu, čak iu fazi projekta, birajući materijale za slučaj kada je R0=0, pokušavaju da ispune uslov: Riz> (Uf / Ihg) -Rh.
Vrijednost Ihg naziva se pragom neprimjetne struje, čiju vrijednost osoba neće osjetiti.
Zaključujemo: otpor dielektričnog sloja svih dijelova koji vode struju u odnosu na konturu zemlje određuje stupanj sigurnosti električne instalacije.
Zbog toga su svi takvi otpori normalizirani i uzeti u obzir u odobrenim tabelama. U istu svrhu, nisu normalizirani sami otpori izolacije, već struje curenja koje teku kroz njih tijekom ispitivanja.
Step Voltage
U električnim instalacijama iz različitih razloga može doći do nezgode kada fazni potencijal direktno dodirne petlju uzemljenja. Ako se na nadzemnom dalekovodu jedna od žica prekine pod utjecajem različitih vrsta mehaničkih opterećenja, tada se upravo u ovom slučaju manifestira slična situacija.
U tom slučaju, na mjestu kontakta žice sa zemljom nastaje struja koja stvara zonu širenja oko kontaktne točke - platforme na čijoj se površini pojavljuje električni potencijal. Njegova vrijednost ovisi o struji kratkog spoja Iz i specifičnom stanju tla r.
Osoba koja se nađe u granicama ove zone pada pod dejstvo napona koraka Ush, kao što je prikazano na lijevoj polovini slike. Područje zone širenja ograničeno je konturom na kojoj nema potencijala.
Vrijednost napona koraka se izračunava po formuli: Ush=Uz∙β1∙β2.
Uzima u obzir fazni napon na mestu širenja struje - Uz, koji je određen koeficijentima karakteristike širenja napona β1 i uticajem otpora cipela i nogu β2. Vrijednosti β1 i β2 objavljene su u referentnim knjigama.
Vrijednost struje kroz tijelo žrtve izračunava se izrazom: Ih=(Uz∙β1∙β2)/ Rh.
Na desnoj strani slike, u poziciji 2, žrtva dolazi u kontakt sa potencijalom žice kratko spojene na masu. Na njega utiče razlika potencijala između tačke kontakta sa rukom i konture zemlje, koja se izražava kontaktnim naponom Upr.
U ovoj situaciji, struja se izračunava po izrazu: Ih=(Uph.c.∙α )/ Rh
Vrijednosti koeficijenta širenja α mogu varirati unutar 0÷1 i uzeti u obzir karakteristike koje utiču na Upr.
U razmatranoj situaciji vrijede isti zaključci kao kod stvaranja jednofaznog kontakta za ozlijeđene u normalnom radu električne instalacije.
Ako se osoba nalazi izvan trenutne zone širenja, onda se nalazi u sigurnoj zoni.
Uključivanje osobe u električnu mrežu može biti jednofazno i dvofazno. Monofazno uključivanje je veza osobe između jedne od faza mreže i uzemljenja. Snaga udarne struje u ovom slučaju ovisi o načinu neutralne mreže, otporu osobe, obući, podu, faznoj izolaciji u odnosu na zemlju. Monofazno prebacivanje se događa mnogo češće i često uzrokuje električne ozljede u mrežama bilo kojeg napona. Sa dvofaznim prebacivanjem, osoba dodiruje dvije faze električne mreže. Kod dvofaznog priključka struja koja teče kroz tijelo (oštećena struja) ovisi samo o naponu mreže i otporu ljudskog tijela i ne ovisi o neutralnom režimu mrežnog transformatora. Električne mreže dijele se na jednofazne i trofazne. Monofazna mreža može biti izolirana od zemlje ili imati žicu za uzemljenje. Na sl. 1 prikazuje moguće opcije za povezivanje osobe na jednofazne mreže.
Dakle, ako osoba dodirne jednu od faza trofazne četverožične mreže sa uzemljenim neutralom, tada će praktično biti pod faznim naponom (R3≤ RC) i strujom koja prolazi kroz osobu tokom normalnog rada mreža se praktički neće promijeniti s promjenom izolacijskog otpora i kapacitivnih žica prema zemlji.
Utjecaj električne struje na ljudski organizam
Prolazeći kroz tijelo, električna struja ima termički, elektrolitički i biološki učinak.
Toplotno djelovanje se očituje opekotinama kože ili unutrašnjih organa.
Prilikom elektrolitičkog djelovanja, uslijed prolaska struje, dolazi do razgradnje (elektrolize) krvi i druge organske tekućine, praćene uništavanjem eritrocita i metaboličkim poremećajima.
Biološki efekat se izražava u iritaciji i ekscitaciji živih tkiva organizma, što je praćeno spontanim grčevitim kontrakcijama mišića, uključujući srce i pluća.
Postoje dvije glavne vrste strujnog udara:
§ električna povreda,
§ strujni udari.
Električni šokovi može se grubo podijeliti u četiri nivoa:
1. konvulzivne kontrakcije mišića bez gubitka svijesti;
2. sa gubitkom svijesti, ali uz očuvanje disanja i funkcije srca;
3. gubitak svijesti i oštećenje srčane aktivnosti ili disanja (ili oboje);
4. klinička smrt, tj. nedostatak disanja i cirkulacije.
Klinička smrt je prijelazni period između života i smrti, počinje od trenutka prestanka aktivnosti srca i pluća. Osoba koja je u stanju kliničke smrti ne daje znakove života: nema disanje, otkucaje srca, reakcije na bol; Zjenice očiju su proširene i ne reaguju na svjetlost. Međutim, treba imati na umu da se u ovom slučaju tijelo još uvijek može oživjeti ako mu se pomoć pruži ispravno i na vrijeme. Trajanje kliničke smrti može biti 5-8 minuta. Ako se pomoć ne pruži na vrijeme, dolazi do biološke (prave) smrti.
Rezultat strujnog udara za osobu ovisi o mnogim faktorima. Najvažniji od njih su veličina i trajanje struje, vrsta i frekvencija struje, te individualna svojstva tijela.
Određivanje strujnog otpora širenja pojedinačnih uzemljivača i postupak za proračun zaštitne petlje uzemljenja za stacionarnu tehnološku opremu (GOST 12.1.030-81. SSBT. Zaštitno uzemljenje, nuliranje)
Implementacija uređaja za uzemljenje. Postoje umjetne elektrode za uzemljenje, namijenjene isključivo za uzemljenje, i prirodni - provodni dijelovi trećih strana koji su u električnom kontaktu sa zemljom direktno ili preko srednjeg provodnog medija koji se koristi za uzemljenje.
Za umjetne uzemljene elektrode obično se koriste vertikalne i horizontalne elektrode.
Kao prirodni uzemljivači mogu se koristiti: vodovodne i druge metalne cijevi položene u zemlju (osim cjevovoda zapaljivih tekućina, zapaljivih ili eksplozivnih plinova); obložne cijevi arteških bunara, bunara, jama itd.; metalne i armirano-betonske konstrukcije zgrada i objekata koji imaju veze sa tlom; olovni omotači kablova položenih u zemlju; šipovi od limova hidrauličnih konstrukcija i dr.
Proračun zaštitnog uzemljenja ima za cilj da odredi glavne parametre uzemljenja - broj, dimenzije i redosled postavljanja pojedinačnih uzemljivača i uzemljivača, pri kojima naponi dodira i koraka tokom faze zatvaranja u uzemljeno kućište ne prelaze dozvoljene vrednosti. .
Za izračunavanje uzemljenja potrebne su sljedeće informacije:
1) karakteristike električne instalacije - tip instalacije, vrste glavne opreme, radni naponi, način uzemljenja neutralnih delova transformatora i generatora i dr.;
2) plan elektro instalacija sa naznakom glavnih dimenzija i rasporeda opreme;
3) oblike i veličine elektroda, od kojih se planira izgraditi projektovani grupni sistem uzemljenih elektroda, kao i procenjenu dubinu njihovog uranjanja u zemlju;
4) podatke o mjerenju otpornosti tla na području na kojem se gradi sistem uzemljivača i podatke o vremenskim (klimatskim) uslovima pod kojima su ova mjerenja vršena, kao i karakteristike klimatske zone. Ako se pretpostavi da je zemlja dvoslojna, onda je potrebno imati mjerenja otpornosti oba sloja zemlje i debljine gornjeg sloja;
5) podaci o prirodnim uzemljivačima: koje konstrukcije se mogu koristiti u tu svrhu i otpor njihovom širenju struje dobijeni direktnim merenjem. Ako je iz nekog razloga nemoguće izmjeriti otpor prirodnog vodiča za uzemljenje, tada se moraju navesti informacije za određivanje ovog otpora proračunom;
6) Nazivna struja zemljospoja. Ako je struja nepoznata, onda se izračunava uobičajenim metodama;
7) izračunate vrednosti dozvoljenih kontaktnih (i stepenastih) napona i trajanja zaštite, ako se proračun vrši na osnovu kontaktnih (i stepenastih) napona.
Proračun uzemljenja se obično vrši u slučajevima kada je uzemljiva elektroda postavljena u homogeno tlo. Posljednjih godina razvijene su i počele se primjenjivati inženjerske metode za proračun uzemljivača u višeslojnom tlu.
Prilikom proračuna uzemljivača u homogenom tlu uzima se u obzir otpor gornjeg sloja zemlje (sloj sezonskih promjena) zbog smrzavanja ili sušenja tla. Proračun se vrši metodom zasnovanom na korištenju faktora iskorištenja provodljivosti uzemljene elektrode i stoga se naziva metoda faktora iskorištenja. Izvodi se i jednostavnim i složenim dizajnom grupnih uzemljenih elektroda.
Pri proračunu uzemljivača u višeslojnoj zemlji obično se uzima dvoslojni model uzemljenja sa specifičnim otporima gornjeg i donjeg sloja r1 i r2, odnosno debljinom (snagom) gornjeg sloja h1. Proračun se vrši metodom zasnovanom na uzimanju u obzir potencijala induciranih na elektrodama koje su dio grupne uzemljene elektrode, pa se stoga naziva metoda induciranih potencijala. Proračun uzemljivača u višeslojnoj zemlji je naporniji. Međutim, daje preciznije rezultate. Preporučljivo je koristiti ga za složene izvedbe grupnog uzemljenja, koje se obično odvijaju u električnim instalacijama sa efektivno uzemljenim neutralom, odnosno u instalacijama napona od 110 kV i više.
Prilikom izračunavanja uređaja za uzemljenje na bilo koji način, potrebno je odrediti potreban otpor za njega.
Određivanje potrebnog otpora uređaja za uzemljenje vrši se u skladu sa PUE.
Za instalacije sa naponom do 1 kV, otpor uređaja za uzemljenje koji se koristi za zaštitno uzemljenje izloženih provodnih delova u sistemu IT tipa mora biti u skladu sa uslovom:
gdje je Rz otpor uređaja za uzemljenje, ohm; Upr.adm - napon dodira, čija vrijednost se pretpostavlja da je 50 V; Iz je ukupna struja zemljospoja, A.
U pravilu nije potrebno prihvatiti vrijednost otpora uređaja za uzemljenje manju od 4 oma. Otpor uređaja za uzemljenje do 10 Ohma dopušten je ako je ispunjen gore navedeni uvjet, a snaga transformatora i generatora koji napajaju mrežu ne prelazi 100 kVA, uključujući ukupnu snagu transformatora i (ili) generatora koji rade paralelno.
Za instalacije sa naponima iznad 1 kV iznad 1 kV, otpor uređaja za uzemljenje mora odgovarati:
0,5 oma sa efektivno uzemljenim neutralnim elementom (tj. sa visokim strujama zemljospoja);
250 / Iz, ali ne više od 10 oma sa izolovanim neutralnim elementom (tj. pri malim strujama zemljospoja) i pod uslovom da se uzemljivač koristi samo za električne instalacije napona iznad 1000 V.
U ovim izrazima, Iz je nazivna struja zemljospoja.
Tokom rada može doći do povećanja otpora širenju struje uzemljivača iznad izračunate vrijednosti, stoga je potrebno periodično pratiti vrijednost otpora uzemljivača.
Ground loop
Petlja uzemljenja je klasično grupa vertikalnih elektroda male dubine povezanih horizontalnim vodičem, postavljenih u blizini objekta na relativno maloj međusobnoj udaljenosti jedna od druge.
Kao elektrode za uzemljenje u takvom uređaju za uzemljenje tradicionalno se koristio čelični ugao ili armatura dužine 3 metra, koji su se maljem zabijali u zemlju.
Kao spojni vodič korištena je čelična traka 4x40 mm, koja je postavljena u prethodno pripremljeni jarak dubine 0,5-0,7 metara. Provodnik se spajao na montirane uzemljene elektrode električnim ili plinskim zavarivanjem.
Da bi se uštedio prostor, petlja za uzemljenje se obično "presavija" oko zgrade duž zidova (duž perimetra). Ako ovu elektrodu za uzemljenje pogledate odozgo, možete reći da su elektrode postavljene duž konture zgrade (otuda i naziv).
Dakle, petlja za uzemljenje je uzemljiva elektroda, koja se sastoji od nekoliko elektroda (grupa elektroda) povezanih jedna s drugom i postavljenih oko zgrade duž njene konture.
Slučajevi strujnog udara za osobu mogući su samo kada je električno kolo zatvoreno kroz ljudsko tijelo ili, drugim riječima, kada osoba dodirne najmanje dvije tačke strujnog kola između kojih se nalazi neki napon.
Opasnost od takvog dodira, procijenjena veličinom struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo, ili naponom dodira, ovisi o nizu faktora: strujnom kolu za spajanje osobe u strujno kolo, naponu mreže, krug same mreže, način njene neutralnosti, stepen izolacije strujnih dijelova od zemlje, kao i vrijednost kapacitivnosti strujnih dijelova u odnosu na zemlju, itd.
Šeme za uključivanje osobe u lanac mogu biti različite. Međutim, najkarakterističnije su dvije sheme komutacije: između dvije žice i između jedne žice i mase (Sl. 68). Naravno, u drugom slučaju se pretpostavlja da postoji električna veza između mreže i zemlje.
U odnosu na mreže naizmjenične struje, prvi krug se obično naziva dvofaznim prebacivanjem, a drugi jednofaznim.
Dvofazno prebacivanje, to jest, da osoba dodiruje dvije faze u isto vrijeme, po pravilu je opasnije, jer se na ljudsko tijelo primjenjuje najveći napon u ovoj mreži - linearni, te će stoga više struje teći kroz osoba:
gdje je Ih struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo, A; UL \u003d √3 Uf - linearni napon, odnosno napon između faznih žica mreže, V; Uf - fazni napon, odnosno napon između početka i kraja jednog namotaja (ili između fazne i neutralne žice), V.
Rice. 68. Slučajevi uključivanja osobe u strujni krug:
a - dvofazno uključivanje; b, c - jednofazne inkluzije
Lako je zamisliti da je dvofazno preklapanje jednako opasno u mreži sa izolovanim i uzemljenim neutralima.
Kod dvofaznog priključka opasnost od ozljede neće se smanjiti čak i ako je osoba pouzdano izolirana od tla, odnosno ako ima gumene galoše ili čizme na nogama ili stoji na izolacijskom (drvenom) podu, ili na dielektriku. mat.
Jednofazno prebacivanje se događa mnogo češće, ali je manje opasno od dvofaznog, jer napon pod kojim se osoba nalazi ne prelazi fazni, odnosno 1,73 puta manji od linearnog. Shodno tome, struja koja prolazi kroz osobu je manja.
Osim toga, na vrijednost ove struje utječu i neutralni način izvora struje, izolacijski otpor i kapacitet žica u odnosu na tlo, otpor poda na kojem osoba stoji, otpor njegovih cipela, i neki drugi faktori.
U trofaznoj trožičnoj mreži sa izolovanim neutralnim elementom, struja koja prolazi kroz osobu, kada dodirne jednu od faza mreže tokom njenog normalnog rada (slika 69, a), određena je sledećim izrazom u kompleksu oblik (A):
gdje je Z kompleksna impedancija jedne faze u odnosu na zemlju (Ohm):
ovdje su r i C, respektivno, izolacijski otpor žice (Ohm) i kapacitet žice (F) u odnosu na masu (radi jednostavnosti, uzeti su isti za sve žice mreže).
Rice. 69. Dodirivanje osobe žicom trofazne trožilne mreže sa izolovanim neutralnim elementom: a - u normalnom režimu; b - u hitnom režimu
Struja u realnom obliku je (A):
, (35)
Ako je kapacitet žica u odnosu na zemlju mali, tj. C = 0, što se obično dešava u nadzemnim mrežama male dužine, tada će jednačina (35) dobiti oblik
, (36)
Ako je kapacitet velik, a provodljivost izolacije neznatna, tj. r ≈ ∞, što se obično dešava u kablovskim mrežama, tada će prema izrazu (35) struja kroz osobu (A) biti:
, (37)
gdje je xc \u003d 1 / wC - kapacitivnost, Ohm.
Iz izraza (36) proizlazi da u mrežama sa izolovanim neutralnim elementom, koje imaju neznatan kapacitet između žica i uzemljenja, opasnost za osobu koja dodirne jednu od faza tokom normalnog rada mreže zavisi od otpora mreže. žice u odnosu na tlo: s povećanjem otpora, opasnost se smanjuje.
Stoga je vrlo važno osigurati visoku otpornost izolacije u takvim mrežama i pratiti njihovo stanje kako bi se na vrijeme identificirali i otklonili kvarovi.
Međutim, u mrežama sa velikim kapacitetom u odnosu na zemlju, gubi se uloga izolacije žice u osiguravanju sigurnosti dodira, što se može vidjeti iz jednačina (35) i (37).
U hitnom režimu rada mreže, tj. kada je jedna od faza kratko spojena na masu kroz mali otpor gzm, struja kroz osobu koja je dodirnula zdravu fazu (Sl. 69, b) bit će (A):
, (38)
i napon dodira (V):
, (39)
Ako pretpostavimo da je rzm = 0 ili barem pretpostavimo da je rzm< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
tj. osoba će biti pod linearnim naponom.
U stvarnim uslovima, gzm > 0, dakle, napon pod kojim će osoba koja dodirne zdravu fazu trofazne mreže sa izolovanim neutralnim tokom vanrednog perioda biti znatno veći od faze i nešto manji od linearnog napona mreža. Dakle, ovaj slučaj dodirivanja je mnogo puta opasniji od dodirivanja iste faze mreže tokom normalnog rada.
rad [vidi jednadžbi (36) i (39), imajući u vidu da je r/3>rzm].
U trofaznoj četverožičnoj mreži sa uzemljenim neutralnim elementom, vodljivost izolacije i kapacitet žica u odnosu na zemlju su mali u odnosu na vodljivost neutralnog uzemljenja, pa pri određivanju struje kroz osobu koja dodiruje fazu mreže, mogu se zanemariti.
U normalnom načinu rada mreže, struja kroz osobu bit će (slika 70, a):
, (41)
gdje je r0 neutralni otpor uzemljenja, Ohm.
Rice. 70. Osoba koja dodiruje faznu žicu trofazne četverožične mreže sa uzemljenim neutralnim elementom:
a - u normalnom režimu; b - u hitnom režimu
U običnim mrežama r0< 10 Ом, сопротивление тела человека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (41) можно пренебречь значением г0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh
Slijedi da je dodirivanje faze trofazne mreže sa uzemljenim neutralom tokom njenog normalnog rada opasnije od dodirivanja faze normalno operativne mreže sa izolovanim neutralnim elementom [usp. jednačine (36) i (41)], ali je manje opasno dodirivati netaknutu fazu mreže sa izolovanim neutralnim tokom vanrednog perioda [up. jednačine (38) i (41)], jer se u nekim slučajevima rzm može malo razlikovati od r0.
Postoji razne šeme uključivanje osobe u strujni krug:
Monofazni kontakt - dodirivanje provodnika jedne faze postojeće električne instalacije;
Dvofazni kontakt - istovremeni kontakt sa provodnicima dvije faze postojeće električne instalacije;
Dodirivanje nestrujnih dijelova električnih instalacija koji su pod naponom zbog oštećenja izolacije;
Uključivanje koraka napona - prebacivanje između dvije tačke zemlje (tla) koje su pod različitim potencijalima.
Razmotrite najkarakterističnije sheme za uključivanje osobe u strujni krug.
Monofazni dodir u mreži sa čvrsto uzemljenom neutralom. Struja koja teče kroz ljudsko tijelo ( Ih) jednofaznim dodirom (slika 6) se zatvara u kolu: faza L 3 - ljudsko tijelo - baza (pod) - neutralno uzemljenje - neutralno (nulta tačka).
Rice. 6. Šema jednofaznog dodira u mreži
sa čvrsto uzemljenim neutralnim
Prema Ohmovom zakonu:
Gdje R o - otpor neutralnog uzemljenja,
R osn - otpor baze.
Ako je baza (pod) provodljiva, onda R baza ≈ 0
S obzirom na činjenicu da R o " R h, onda
U h = U f
Takav kontakt je izuzetno opasan.
Monofazni kontakt u mreži sa izolovanim neutralnim elementom. Struja koja teče kroz ljudsko tijelo (slika 7) će se zatvoriti u krugovima: faza L 3 - ljudsko tijelo - pod i zatim se vraća u mrežu kroz faznu izolaciju L 2 i L 1 , tj. tada struja prati kola: fazna izolacija L 2 - faza L 2 - neutralna (nulta tačka) i fazna izolacija L 1 - faza L 1 - neutralno (nulta tačka). Dakle, u strujnom krugu koji teče kroz ljudsko tijelo, serijski se s njim uključuju fazne izolacije. L 2 i L 1 .
Rice. 7. Šema jednofaznog dodira u mreži
sa izolovanim neutralnim
Fazni otpor izolacije Z ima aktivan ( R) i kapacitivnih komponenti ( OD).
R- karakteriše nesavršenost izolacije, tj. sposobnost izolacije da provodi struju, iako mnogo lošija od metala;
OD- kapacitivnost faze u odnosu na uzemljenje određena je geometrijskim dimenzijama imaginarnog kondenzatora, čije su "ploče" faze i uzemljenja.
At R 1 = R 2 = R 3 = R f i OD 1 = OD 2 = OD 3 = OD F struja koja teče kroz ljudsko tijelo:
gdje Z- impedansa izolacije fazne žice u odnosu na masu.
Ako se zanemari kapacitivnost faza OD f = 0 (zračne mreže malog opsega), tada:
odakle proizilazi da veličina struje ne zavisi samo od otpora osobe, već i od otpora izolacije faznog vodiča prema zemlji.
ako npr. R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohma, dakle
; U h= 0,0111000 = 110 V
Dvofazni dodir. Sa dvofaznim dodirom (slika 8), bez obzira na neutralni režim, osoba će biti pod mrežnim naponom U l i prema Ohmovom zakonu:
at U l=380V: I= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Rice. 8. Šema dvofaznog ljudskog dodira
Dvofazni kontakt je izuzetno opasan, takvi slučajevi su relativno rijetki i najčešće su posljedica rada pod naponom u električnim instalacijama do 1000 V, što predstavlja kršenje pravila i propisa.
Dodirivanje metalnog kućišta koje je pod naponom. Dodirivanje tela električne instalacije (sl. 9), u kojoj je faza ( L 3) zatvoren na kućište, što znači dodirivanje same faze. Stoga se analiza i zaključci za slučajeve jednofaznog kontakta, razmatrani ranije, u potpunosti odnose na slučaj zemljospoja.
Rice. 9. Šema osobe koja dodiruje metal
trup pod zatezanjem