Ein elektrischer Schlag für eine Person durch elektrischen Einfluss, d. h. der Stromfluss durch eine Person, ist eine Folge der Berührung zweier Punkte eines Stromkreises, zwischen denen eine gewisse Spannung besteht. Die Gefährlichkeit einer solchen Berührung wird bekanntlich anhand des Stroms, der durch den menschlichen Körper fließt, bzw. der Spannung, unter der er sich befindet, beurteilt. Es ist zu beachten, dass die Berührungsspannung von einer Reihe von Faktoren abhängt: der Schaltung zum Anschluss einer Person an den Stromkreis, der Netzspannung, der Schaltung des Netzes selbst, der Art seines Neutralleiters, dem Grad der Isolierung spannungsführender Teile vom Boden sowie die Kapazität spannungsführender Teile gegenüber dem Boden usw.
Folglich ist die oben genannte Gefahr nicht eindeutig: In einem Fall geht der Einschluss einer Person in einen Stromkreis mit dem Durchgang kleiner Ströme durch sie einher und ist nicht sehr gefährlich; in anderen Fällen können die Ströme erhebliche Werte erreichen Werte, die zum Tod führen können. In diesem Artikel wird untersucht, inwieweit die Gefahr des Einschlusses einer Person in einen Stromkreis, also der Wert der Berührungsspannung und des durch eine Person fließenden Stroms, von den aufgeführten Faktoren abhängt.
Diese Abhängigkeit muss bekannt sein, wenn ein bestimmtes Netzwerk nach Sicherheitsbedingungen beurteilt, geeignete Schutzmaßnahmen ausgewählt und berechnet werden, insbesondere Erdung, Erdung, Schutzabschaltung, Geräte zur Überwachung der Netzwerkisolation usw.
In diesem Fall gehen wir in allen Fällen, mit Ausnahme der ausdrücklich genannten, davon aus, dass der Widerstand der Unterlage, auf der eine Person steht (Boden, Fußboden usw.), sowie der Widerstand ihrer Schuhe unbedeutend ist und daher kann gleich Null angenommen werden.
Die typischsten Schemata zum Anschließen einer Person an einen Stromkreis bei versehentlichem Berühren stromführender Leiter sind:
1. Verbindung zwischen zwei Phasenleitern des Stromkreises,
2. Verbindung zwischen Phase und Erde.
Bei der zweiten Option wird natürlich davon ausgegangen, dass das betreffende Netzwerk beispielsweise aufgrund der Erdung des Neutralleiters der Stromquelle oder aufgrund einer schlechten Isolierung der Drähte gegenüber der Erde oder aufgrund von elektrisch mit der Erde verbunden ist das Vorhandensein einer großen Kapazität zwischen ihnen.
Die zweiphasige Berührung gilt als die gefährlichste, da in diesem Fall eine lineare Spannung von 380 Volt an den menschlichen Körper angelegt wird und der Strom durch den Körper fließt hängt nicht vom Netzwerkdiagramm und dem Modus seines Neutralleiters ab.
Zweiphasige Berührungen kommen sehr selten vor und sind hauptsächlich mit Arbeiten unter Spannung verbunden:
An Schalttafeln, Baugruppen und Freileitungen;
Bei Verwendung fehlerhafter persönlicher Schutzausrüstung;
An Geräten mit ungeschützten spannungsführenden Teilen usw.
Eine einphasige Berührung gilt in der Regel als weniger gefährlich, da der durch eine Person fließende Strom in diesem Fall durch den Einfluss einer Reihe von Faktoren begrenzt wird. Aber in der Praxis passiert es viel häufiger als zweiphasig. Daher besteht das Thema dieses Artikels darin, nur Fälle einphasiger Berührungen in den betrachteten Netzwerken zu analysieren.
Wenn eine Person durch Stromschlag verletzt wird Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um das Opfer aus der Strömung zu befreien und ihm sofort Erste Hilfe zu leisten.
Befreien Sie eine Person von den Auswirkungen des Stroms Dies muss so schnell wie möglich erfolgen, es müssen jedoch Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Befindet sich das Opfer in großer Höhe, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um einen Absturz zu verhindern.
Eine energiegeladene Person berühren, ist gefährlich und bei Rettungseinsätzen müssen bestimmte Vorsichtsmaßnahmen unbedingt beachtet werden mögliche Niederlage Personen, die diese Arbeiten ausführen, können einen Stromschlag erleiden.
Am meisten auf einfache Weise Das Opfer aus dem Strom zu befreien ist Trennen einer elektrischen Anlage oder des Teils davon, den eine Person berührt. Wenn die Anlage ausgeschaltet ist, kann das elektrische Licht ausgehen. Wenn kein Tageslicht vorhanden ist, muss eine andere Lichtquelle bereitgehalten werden – eine Laterne, eine Kerze usw.
Nach der Befreiung des Opfers aus dem Strom Es ist notwendig, den Grad des Schadens festzustellen und ihm entsprechend dem Zustand des Opfers medizinische Hilfe zu leisten. Wenn das Opfer nicht das Bewusstsein verloren hat, ist ihm Ruhe zu gewähren und bei Verletzungen oder Schäden (Prellungen, Brüche, Luxationen, Verbrennungen usw.) muss ihm Erste Hilfe geleistet werden, bis ein Arzt eintrifft oder gebracht wird die nächstgelegene medizinische Einrichtung.
Wenn das Opfer das Bewusstsein verloren hat, aber noch atmet, ist es notwendig, es flach und bequem auf eine weiche Unterlage (Decke, Kleidung usw.) zu legen, Kragen und Gürtel zu öffnen, einschränkende Kleidung auszuziehen, die Mundhöhle von Blut zu reinigen und Schleim absondern, für Frischluftzufuhr sorgen, Ammoniak zum Schnüffeln geben, mit Wasser beträufeln, den Körper einreiben und erwärmen.
Bei fehlenden Lebenszeichen (bei klinischem Tod gibt es keine Atmung oder keinen Puls, die Pupillen der Augen sind aufgrund von Sauerstoffmangel in der Großhirnrinde erweitert) oder intermittierender Atmung sollte das Opfer das Opfer schnell von der Kleidung befreien, die ihn einengt Atmen Sie, machen Sie den Mund frei und führen Sie künstliche Beatmung und Herzmassage durch.
Die Kenntnis der in elektrischen Anlagen ablaufenden Prozesse ermöglicht es Energietechnikern, Geräte jeder Spannung und Stromart sicher zu betreiben, Reparaturarbeiten durchzuführen und technischer Service elektrische Systeme.
Die in der PTB und PTE enthaltenen Informationen helfen, Fälle von Stromschlägen in einer elektrischen Anlage zu vermeiden – die wichtigsten Dokumente, die von den besten Spezialisten auf der Grundlage einer Analyse von Unfällen mit betroffenen Personen erstellt wurden gefährliche Faktoren Begleitung der Arbeit der elektrischen Energie.
Umstände und Gründe dafür, dass eine Person elektrischem Strom ausgesetzt ist
In den Sicherheitsrichtlinien werden drei Gruppen von Gründen genannt, die einen Stromschlag bei Arbeitnehmern erklären:
1. unbeabsichtigte, unbeabsichtigte Annäherung an unter Spannung stehende Teile in geringerem Sicherheitsabstand oder deren Berührung;
2. Auftreten und Entwicklung von Notfallsituationen;
3. Verstoß gegen die Anforderungen der geltenden Verhaltensregeln für Arbeitnehmer in bestehenden Elektroanlagen.
Zur Beurteilung der Gefahren einer menschlichen Verletzung gehört die rechnerische Bestimmung der Stärke der Ströme, die durch den Körper des Opfers fließen. In diesem Fall müssen viele Situationen berücksichtigt werden, in denen Kontakte an zufälligen Stellen in der Elektroinstallation auftreten können. Darüber hinaus ändert sich die an sie angelegte Spannung aus vielen Gründen, einschließlich der Bedingungen und Betriebsarten des Stromkreises sowie seiner Energieeigenschaften.
Bedingungen für Personenschäden durch elektrischen Installationsstrom
Damit Strom durch den Körper des Opfers fließen kann, muss ein Stromkreis erstellt werden, indem dieser an mindestens zwei Punkte des Stromkreises angeschlossen wird, an denen eine Potenzialdifferenz – Spannung – besteht. Bei elektrischen Geräten können folgende Bedingungen auftreten:
1. gleichzeitige zweiphasige oder zweipolige Berührung verschiedener Pole (Phasen);
2. einphasiges oder einpoliges Berühren des Potenzials des Stromkreises, wenn die Person eine direkte galvanische Verbindung mit dem Erdpotenzial hat;
3. versehentliches Herstellen eines Kontakts mit leitenden Elementen einer elektrischen Anlage, die infolge eines Unfalls unter Spannung standen;
4. Einwirkung von Schrittspannung, wenn zwischen den Punkten, an denen sich gleichzeitig Beine oder andere Körperteile befinden, eine Potentialdifferenz entsteht.
In diesem Fall kann es zu einem elektrischen Kontakt des Opfers mit einem spannungsführenden Teil der Elektroinstallation kommen, der von der PUE als Berührung gewertet wird:
1. direkt;
2. oder indirekt.
Im ersten Fall entsteht es durch direkten Kontakt mit einem spannungsführenden Teil, das unter Spannung steht, im zweiten Fall durch Berühren nicht isolierter Schaltungselemente, wenn im Falle eines Unfalls ein gefährliches Potenzial durch sie hindurchgegangen ist.
Ermittlung der Bedingungen für den sicheren Betrieb einer elektrischen Anlage und Vorbereitung der darin befindlichen Arbeiter Arbeitsplatz, notwendig:
1. Fälle analysieren, in denen die wahrscheinliche Schaffung von Wegen für den Durchgang von elektrischem Strom durch das Militärpersonal besteht;
2. seinen maximal möglichen Wert mit den aktuellen minimal akzeptablen Standards vergleichen;
3. über die Umsetzung elektrischer Sicherheitsmaßnahmen entscheiden.
Merkmale der Analyse von Verletzungsbedingungen für Personen in elektrischen Anlagen
Zur Beurteilung der Strommenge, die in einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz durch den Körper des Opfers fließt, werden die folgenden Schreibweisen verwendet:
1. Widerstände:
Rh – im menschlichen Körper;
R0 – für Erdungsgerät;
R von der Dämmschicht relativ zur Bodenkontur;
2. Strömungen:
Ih – durch den menschlichen Körper;
Iз - Kurzschluss zum Erdkreis;
Uc - Stromkreise mit Gleich- oder Einphasenwechselstrom;
Ul – linear;
Uph – Phase;
Upr – berühren;
Usch – Schritt.
In diesem Fall sind die folgenden typischen Schemata zum Anschluss eines Opfers an Spannungskreise in Netzwerken möglich:
1. DC bei:
einpoliger Kontakt eines Leiters mit einem vom Erdstromkreis isolierten Potenzial;
einpoliger Kontakt des Stromkreispotentials mit einem geerdeten Pol;
bipolarer Kontakt;
2. Drehstromnetze bei;
einphasiger Kontakt mit einem der potentiellen Leiter (allgemeiner Fall);
Zweiphasenkontakt.
Schadensschemata in Gleichstromkreisen
Einpoliger menschlicher Kontakt mit von der Erde isoliertem Potenzial
Unter dem Einfluss der Spannung Uc fließt der Strom Ih durch eine sequentiell erzeugte Kette des Potentials des unteren Leiters, des Körpers des Opfers (Arm-Bein) und des Erdkreises durch den doppelten Isolationswiderstand des Mediums.
Einpoliger Menschenkontakt mit geerdetem Polpotential
In diesem Schema wird die Situation dadurch verschlimmert, dass ein Potentialdraht mit einem Widerstand R0 nahe Null und deutlich geringer als der des Körpers des Opfers und der Isolationsschicht der äußeren Umgebung an den Erdungskreis angeschlossen wird.
Die Stärke des benötigten Stroms entspricht ungefähr dem Verhältnis der Netzspannung zum Widerstand des menschlichen Körpers.
Bipolarer menschlicher Kontakt mit Netzwerkpotentialen
Die Netzspannung wird direkt an den Körper des Opfers angelegt und der Strom durch seinen Körper wird nur durch seinen eigenen unbedeutenden Widerstand begrenzt.
Allgemeine Schadensschemata in dreiphasigen Wechselstromkreisen
Herstellung menschlichen Kontakts zwischen Phasenpotential und Erde
Im Allgemeinen besteht zwischen jeder Phase des Stromkreises und dem Erdpotential ein Widerstand, wodurch eine Kapazität entsteht. Der Neutralleiter der Spannungsquellenwicklungen weist einen allgemeinen Widerstand Zn auf, dessen Wert beträgt verschiedene Systeme Der Erdungskreis ändert sich.
Formeln zur Berechnung der Leitfähigkeit jedes Stromkreises und des Gesamtstroms Ih durch die Phasenspannung Uph sind im Bild mit Formeln dargestellt.
Bildung menschlichen Kontakts zwischen zwei Phasen
Das größte Ausmaß und die größte Gefahr stellt der Strom dar, der durch die Kette fließt und zwischen den direkten Kontakten des Körpers des Opfers mit den Phasendrähten entsteht. In diesem Fall kann ein Teil des Stroms auf dem Weg durch die Erde und den Isolationswiderstand des Mediums fließen.
Merkmale der zweiphasigen Berührung
In Gleich- und Drehstromkreisen ist die Herstellung von Kontakten zwischen zwei unterschiedlichen Potenzialen am gefährlichsten. Bei diesem Schema gerät der Mensch unter größten Stress.
In einem Stromkreis mit einer Konstantspannungsversorgung wird die Strommenge durch das Opfer nach der Formel Ih=Uc/Rh berechnet.
In einem dreiphasigen Netzwerk Wechselstrom dieser Wert errechnet sich aus dem Verhältnis Ih=Uл/Rh=√3 Uф/Rh.
Bedenkt, dass Der durchschnittliche elektrische Widerstand des menschlichen Körpers beträgt 1 Kiloohm Berechnen wir den Strom, der in einem 220-Volt-Gleich- und Wechselspannungsnetz auftritt.
Im ersten Fall beträgt es: Ih=220/1000=0,22A. Dieser Wert von 220 mA reicht aus, damit das Opfer eine krampfartige Muskelkontraktion erleiden kann, wenn es sich ohne fremde Hilfe nicht mehr von den Auswirkungen einer versehentlichen Berührung befreien kann – Haltestrom.
Im zweiten Fall ist Ih=(220 1,732)/1000=0,38A. Bei diesem Wert von 380 mA besteht Lebensgefahr.
Wir machen auch darauf aufmerksam, dass in einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz die Position des Neutralleiters (kann von der Erde isoliert oder umgekehrt kurzgeschlossen werden) nur sehr geringen Einfluss auf den Wert des Stroms Ih hat. Sein Hauptanteil fließt nicht über den Erdkreis, sondern zwischen den Phasenpotentialen.
Wenn eine Person Schutzausrüstung verwendet hat, die eine zuverlässige Isolierung von der Erdkontur gewährleistet, sind sie in einer solchen Situation nutzlos und helfen nicht.
Merkmale der einphasigen Berührung
Dreiphasennetz mit fest geerdetem Neutralleiter
Das Opfer berührt einen der Phasendrähte und fällt unter die Potenzialdifferenz zwischen diesem und dem Erdungskreis. Solche Fälle kommen am häufigsten vor.
Obwohl die Phasenspannung relativ zur Erde 1,732-mal kleiner als linear ist, bleibt ein solcher Fall gefährlich. Der Zustand des Opfers kann sich verschlechtern:
neutraler Modus und Qualität seiner Verbindung;
elektrischer Widerstand der dielektrischen Schicht von Drähten relativ zum Erdpotential;
Art des Schuhwerks und seine dielektrischen Eigenschaften;
Bodenwiderstand am Standort des Opfers;
andere verwandte Faktoren.
Der Wert des Stroms Ih kann in diesem Fall durch die Beziehung bestimmt werden:
Ih=Uph/(Rh+Rob+Rp+R0).
Erinnern wir uns daran, dass die Widerstände des menschlichen Körpers Rh, der Schuhe Rob, des Bodens Rp und der Erdung am Neutralleiter R0 in Ohm angegeben werden.
Je kleiner der Nenner, desto stärker ist der erzeugte Strom. Wenn ein Mitarbeiter beispielsweise leitfähige Schuhe trägt, nasse Füße hat oder die Sohlen mit Metallnägeln besetzt sind und sich außerdem auf einem Metallboden oder feuchtem Untergrund befindet, dann können wir von Rb = Rp = 0 ausgehen. Dies gewährleistet den ungünstigsten Fall für das Leben des Opfers.
Ih=Uф/(Rh+R0).
Bei einer Phasenspannung von 220 Volt erhalten wir Ih = 220/1000 = 0,22 A. Oder einen tödlichen Strom von 220 mA.
Berechnen wir nun die Option, wenn ein Arbeiter Schutzausrüstung verwendet: dielektrische Schuhe (Rob = 45 kOhm) und eine isolierende Unterlage (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015 A.
Wir haben einen sicheren Stromwert von 1,5 mA erhalten.
Dreiphasennetz mit isoliertem Neutralleiter
Es besteht keine direkte galvanische Verbindung zwischen dem Neutralleiter der Stromquelle und dem Erdpotential. Am Widerstand der Isolationsschicht Riz liegt die Phasenspannung an, die einen sehr hohen Wert hat, der während des Betriebs überwacht und ständig in gutem Zustand gehalten wird.
Der Stromfluss durch den menschlichen Körper hängt in jeder Phase von diesem Wert ab. Wenn wir alle Schichten des aktuellen Widerstands berücksichtigen, kann sein Wert mit der Formel berechnet werden: Ih=Uph/(Rh+Rob+Rp+(Riz/3)).
Im ungünstigsten Fall, wenn Bedingungen für maximale Leitfähigkeit durch Schuhe und Boden geschaffen werden, nimmt der Ausdruck die Form an: Ih=Uph/(Rh+(Riz/3)).
Wenn wir ein 220-Volt-Netz mit einer Schichtisolation von 90 kOhm betrachten, erhalten wir: Ih=220/(1000+(90000/3)) =0,007 A. Ein solcher Strom von 7 mA wird zwar gut gefühlt, aber nicht zu einer tödlichen Verletzung führen kann.
Bitte beachten Sie, dass wir im betrachteten Beispiel bewusst auf den Widerstand des Bodens und der Schuhe verzichtet haben. Wenn sie berücksichtigt werden, sinkt der Strom auf einen sicheren Wert, etwa 0,0012 A oder 1,2 mA.
Schlussfolgerungen:
1. In Stromkreisen mit isoliertem Neutralleiter ist die Sicherheit der Arbeitnehmer einfacher zu gewährleisten. Dies hängt direkt von der Qualität der dielektrischen Schicht der Drähte ab;
2. Unter den gleichen Umständen des Berührens des Potenzials einer Phase stellt ein Stromkreis mit geerdetem Neutralleiter eine größere Gefahr dar als mit einem isolierten.
Betrachten wir den Fall der Berührung des Metallkörpers eines elektrischen Geräts, wenn die Isolierung der dielektrischen Schicht im Inneren beim Phasenpotential gebrochen ist. Wenn eine Person diesen Körper berührt, fließt Strom durch ihren Körper zur Erde und dann durch den Neutralleiter zur Spannungsquelle.
Das Ersatzschaltbild ist im Bild unten dargestellt. Die vom Gerät erzeugte Last hat einen Widerstand Rн.
Der Isolationswiderstand Riz begrenzt zusammen mit R0 und Rh den Phase-zu-Phase-Kontaktstrom. Es wird durch die Beziehung ausgedrückt: Ih=Uph/(Rh+Riz+Ro).
In diesem Fall wird in der Regel bereits in der Projektphase bei der Materialauswahl für den Fall R0 = 0 versucht, die Bedingung einzuhalten: Riz>(Uph/Ihg) -Rh.
Der Wert von Ihg wird als Schwelle des unempfindlichen Stroms bezeichnet, dessen Wert eine Person nicht spüren wird.
Wir kommen zu dem Schluss: Der Widerstand der dielektrischen Schicht aller stromführenden Teile gegenüber der Erdkontur bestimmt den Sicherheitsgrad der Elektroinstallation.
Aus diesem Grund sind alle derartigen Widerstände genormt und in zugelassenen Tabellen berücksichtigt. Zum gleichen Zweck werden nicht die Isolationswiderstände selbst genormt, sondern die Ableitströme, die bei der Prüfung durch sie fließen.
Stufenspannung
Bei Elektroinstallationen kann es aus verschiedenen Gründen zu einem Unfall kommen, wenn das Phasenpotential direkt den Erdkreis berührt. Wenn einer der Drähte einer Freileitung unter dem Einfluss verschiedener mechanischer Belastungen bricht, liegt in diesem Fall eine ähnliche Situation vor.
In diesem Fall wird an der Kontaktstelle des Drahtes mit der Erde ein Strom erzeugt, der um die Kontaktstelle herum eine Ausbreitungszone erzeugt – einen Bereich, auf dessen Oberfläche ein elektrisches Potenzial entsteht. Sein Wert hängt vom Fehlerstrom Iз und der spezifischen Bodenbeschaffenheit r ab.
Eine Person, die sich innerhalb der Grenzen dieser Zone befindet, fällt unter die Wirkung der Stufenspannung Ush, wie in der linken Bildhälfte dargestellt. Der Bereich der Ausbreitungszone wird durch die Kontur begrenzt, wo kein Potenzial vorhanden ist.
Der Wert der Stufenspannung wird nach folgender Formel berechnet: Ush=Uз∙β1∙β2.
Es berücksichtigt die Phasenspannung am Punkt der Stromausbreitung – Uз, die durch die Koeffizienten der Spaβ1 und den Einfluss des Schuh- und Beinwiderstands β2 angegeben wird. Die Werte von β1 und β2 werden in Nachschlagewerken veröffentlicht.
Der Wert des Stroms durch den Körper des Opfers wird durch den Ausdruck berechnet: Ih=(Uз∙β1∙β2)/Rh.
Auf der rechten Seite der Abbildung stellt das Opfer in Position 2 Kontakt mit dem Erdpotential des Kabels her. Sie wird durch die Potentialdifferenz zwischen dem Berührungspunkt der Hand und dem Erdungskreis beeinflusst, die durch die Berührungsspannung Upr ausgedrückt wird.
In dieser Situation wird der Strom mit dem Ausdruck berechnet: Ih=(Uph.z.∙α )/ Rh
Die Werte des Ausbreitungskoeffizienten α können zwischen 0 und 1 variieren und berücksichtigen die Eigenschaften, die sich auf Up auswirken.
In der betrachteten Situation gelten die gleichen Schlussfolgerungen wie bei der Herstellung eines einphasigen Kontakts für Opfer im normalen Betrieb einer elektrischen Anlage.
Befindet sich eine Person außerhalb der aktuellen Strömungszone, dann befindet sie sich in einer sicheren Zone.
Der Anschluss einer Person an das Stromnetz kann einphasig oder zweiphasig erfolgen. Eine einphasige Verbindung ist die Verbindung einer Person zwischen einer der Phasen des Netzwerks und der Erde. Die Stärke des schädlichen Stroms hängt in diesem Fall vom Neutralmodus des Netzwerks, dem menschlichen Widerstand, den Schuhen, dem Boden und der Phasenisolierung gegenüber der Erde ab. Einphasiges Schalten kommt viel häufiger vor und verursacht in Netzen jeder Spannung häufig elektrische Schäden. Bei einem zweiphasigen Anschluss berührt eine Person zwei Phasen des Stromnetzes. Beim zweiphasigen Einschalten hängt die Stärke des durch den Körper fließenden Stroms (Schlagstrom) nur von der Netzspannung und dem Widerstand des menschlichen Körpers ab und ist nicht vom Neutralmodus des Netzversorgungstransformators abhängig. Elektrische Netze werden in einphasige und dreiphasige Netze unterteilt. Ein einphasiges Netzwerk kann vom Boden isoliert sein oder über ein geerdetes Kabel verfügen. In Abb. In Abb. 1 zeigt mögliche Möglichkeiten zum Anschluss einer Person an einphasige Netze.
Wenn also eine Person eine der Phasen eines dreiphasigen Vierleiternetzes mit einem fest geerdeten Neutralleiter berührt, steht sie praktisch unter Phasenspannung (R3 ≤ RF) und dem Strom, der während des normalen Betriebs des durch die Person fließt Das Netzwerk ändert sich bei Änderungen des Isolationswiderstands und der Kapazität der Drähte relativ zur Erde praktisch nicht.
Die Wirkung von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper
Beim Durchströmen des Körpers hat elektrischer Strom thermische, elektrolytische und biologische Wirkungen.
Der thermische Effekt äußert sich in Verbrennungen der Haut oder innerer Organe.
Bei der elektrolytischen Wirkung kommt es aufgrund des Stromdurchgangs zur Zersetzung (Elektrolyse) von Blut und anderen organischen Flüssigkeiten, begleitet von der Zerstörung roter Blutkörperchen und Stoffwechselstörungen.
Die biologische Wirkung äußert sich in einer Reizung und Erregung lebender Gewebe des Körpers, die mit einer spontanen krampfartigen Kontraktion der Muskeln, einschließlich des Herzens und der Lunge, einhergeht.
Es gibt zwei Hauptarten von Stromschlägen:
§ elektrische Verletzungen,
§ Elektroschocks.
Elektroschocks lässt sich in vier Grade einteilen:
1. krampfartige Muskelkontraktionen ohne Bewusstlosigkeit;
2. mit Bewusstlosigkeit, aber unter Erhaltung der Atmung und Herzfunktion;
3. Bewusstlosigkeit und Störung der Herztätigkeit oder Atmung (oder beides);
4. klinischer Tod, d.h. Mangel an Atmung und Durchblutung.
Der klinische Tod ist eine Übergangszeit zwischen Leben und Tod und beginnt in dem Moment, in dem die Aktivität von Herz und Lunge aufhört. Eine Person im Zustand des klinischen Todes zeigt keine Lebenszeichen: Sie hat keine Atmung, keinen Herzschlag, keine Reaktion auf Schmerzen; Die Pupillen der Augen sind erweitert und reagieren nicht auf Licht. Es ist jedoch zu bedenken, dass der Körper in diesem Fall immer noch wiederbelebt werden kann, wenn ihm richtig und rechtzeitig geholfen wird. Die Dauer des klinischen Todes kann 5–8 Minuten betragen. Erfolgt nicht rechtzeitig Hilfe, kommt es zum biologischen (wahren) Tod.
Die Folgen eines Stromschlags für eine Person hängen von vielen Faktoren ab. Die wichtigsten davon sind die Stärke und Dauer des Stroms, die Art und Frequenz des Stroms sowie die individuellen Eigenschaften des Organismus.
Bestimmung des Stromausbreitungswiderstands einzelner Erdungsleiter und Verfahren zur Berechnung der Schutzerdungsschleife für stationäre Prozessgeräte (GOST 12.1.030-81. CCBT. Schutzerdung, Erdung)
Implementierung von Erdungsgeräten. Es wird unterschieden zwischen künstlichen Erdungsgeräten, die ausschließlich für Erdungszwecke bestimmt sind, und natürlichen Erdungsgeräten – leitenden Teilen von Dritten, die direkt oder über ein zwischengeschaltetes leitendes Medium in elektrischem Kontakt mit der Erde stehen und für Erdungszwecke verwendet werden.
Für künstliche Erdungselektroden werden üblicherweise vertikale und horizontale Elektroden verwendet.
Als natürliche Erdungsleiter können verwendet werden: Wasserversorgungs- und andere im Erdreich verlegte Metallrohre (mit Ausnahme von Rohrleitungen für brennbare Flüssigkeiten, brennbare oder explosive Gase); Mantelrohre von artesischen Brunnen, Brunnen, Gruben usw.; Metall- und Stahlbetonkonstruktionen von Gebäuden und Bauwerken, die mit dem Erdreich verbunden sind; Bleiummantelungen von im Erdreich verlegten Kabeln; Metallspundwände für Wasserbauwerke usw.
Ziel der Berechnung der Schutzerdung ist es, die Grundparameter der Erdung zu ermitteln – Anzahl, Abmessungen und Reihenfolge der Platzierung einzelner Erdungsleiter und Erdungsleiter, bei denen die Berührungs- und Schrittspannungen beim Phasenschluss zum geerdeten Körper die zulässigen Werte nicht überschreiten .
Zur Berechnung der Erdung sind folgende Angaben erforderlich:
1) Merkmale der Elektroinstallation – Art der Installation, Arten der Hauptausrüstung, Betriebsspannungen, Methoden zur Erdung der Neutralleiter von Transformatoren und Generatoren usw.;
2) Elektroinstallationsplan mit Angabe der Hauptabmessungen und Platzierung der Geräte;
3) die Formen und Größen der Elektroden, aus denen das geplante Gruppenerdungssystem gebaut werden soll, sowie die voraussichtliche Tiefe ihres Eintauchens in den Boden;
4) Daten aus Messungen des Bodenwiderstands in dem Bereich, in dem die Erdungselektrode gebaut werden soll, und Informationen über die Wetterbedingungen (Klimabedingungen), unter denen diese Messungen durchgeführt wurden, sowie Eigenschaften der Klimazone. Geht man davon aus, dass die Erde zweischichtig ist, so sind Messdaten zum spezifischen Widerstand beider Erdschichten und zur Dicke der obersten Schicht erforderlich;
5) Daten zu natürlichen Erdungsleitern: Welche Strukturen können für diesen Zweck verwendet werden und wie hoch ist ihr Widerstand gegen Stromausbreitung, ermittelt durch direkte Messung? Wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, den Widerstand der natürlichen Erdungselektrode zu messen, müssen Informationen bereitgestellt werden, die eine rechnerische Bestimmung dieses Widerstands ermöglichen;
6) berechneter Erdschlussstrom. Ist der Strom unbekannt, wird er mit den üblichen Methoden berechnet;
7) berechnete Werte der zulässigen Berührungs- (und Stufen-) Spannungen und der Schutzdauer, wenn die Berechnung auf der Grundlage von Berührungs- (und Stufen-) Spannungen erfolgt.
Erdungsberechnungen werden normalerweise für Fälle durchgeführt, in denen die Erdungselektrode in homogenem Boden platziert wird. In den letzten Jahren wurden technische Methoden zur Berechnung von Erdungssystemen in mehrschichtigen Böden entwickelt und eingesetzt.
Bei der Berechnung von Erdungsleitern in homogenen Böden wird der Widerstand der oberen Erdschicht (Saisonschichtschicht) berücksichtigt, der durch Gefrieren oder Austrocknen des Bodens entsteht. Die Berechnung erfolgt nach einer Methode, die auf der Verwendung von Erdungsleitfähigkeits-Ausnutzungsfaktoren basiert und daher als Ausnutzungsfaktor-Methode bezeichnet wird. Es wird sowohl bei einfachen als auch bei komplexen Ausführungen von Gruppenerdungsleitern durchgeführt.
Bei der Berechnung von Erdungssystemen in einer mehrschichtigen Erde wird normalerweise ein zweischichtiges Erdmodell mit den spezifischen Widerständen der oberen und unteren Schicht r1 bzw. r2 und der Dicke (Dicke) der oberen Schicht h1 verwendet. Die Berechnung erfolgt nach einer Methode, die auf der Berücksichtigung der an den Elektroden des Gruppenerdungssystems induzierten Potentiale basiert und daher als Methode der induzierten Potentiale bezeichnet wird. Die Berechnung von Erdungsleitern in mehrschichtigem Erdreich ist arbeitsintensiver. Gleichzeitig liefert es genauere Ergebnisse. Der Einsatz empfiehlt sich bei komplexen Konstruktionen von Gruppenerdungssystemen, die üblicherweise in Elektroinstallationen mit effektiv geerdetem Neutralleiter, also in Anlagen mit Spannungen von 110 kV und mehr, vorkommen.
Bei der Berechnung eines Erdungsgeräts nach einer beliebigen Methode muss der dafür erforderliche Widerstand ermittelt werden.
Der erforderliche Widerstand der Erdungsvorrichtung wird gemäß PUE bestimmt.
Bei Installationen mit Spannungen bis zu 1 kV muss der Widerstand der Erdungseinrichtung, die zur Schutzerdung freiliegender leitfähiger Teile in einem IT-System verwendet wird, die folgenden Bedingungen erfüllen:
wobei Rз der Widerstand des Erdungsgeräts ist, Ohm; Upred.add – Berührungsspannung, deren Wert mit 50 V angenommen wird; Iз – Gesamterdschlussstrom, A.
In der Regel ist es nicht erforderlich, einen Widerstandswert der Erdungseinrichtung von weniger als 4 Ohm zu akzeptieren. Ein Erdungswiderstand von bis zu 10 Ohm ist zulässig, wenn die oben genannte Bedingung erfüllt ist und die Leistung der das Netz versorgenden Transformatoren und Generatoren 100 kVA nicht überschreitet, einschließlich der Gesamtleistung der parallel betriebenen Transformatoren und (oder) Generatoren.
Bei Anlagen mit Spannungen über 1 kV über 1 kV muss der Widerstand der Erdungsvorrichtung entsprechen:
0,5 Ohm bei effektiv geerdetem Neutralleiter (d. h. bei großen Erdschlussströmen);
250/Iz, jedoch nicht mehr als 10 Ohm bei isoliertem Neutralleiter (d. h. bei geringen Erdschlussströmen) und der Bedingung, dass der Erder nur für Elektroinstallationen mit Spannungen über 1000 V verwendet wird.
In diesen Ausdrücken ist Iз der berechnete Erdschlussstrom.
Während des Betriebs kann es zu einem Anstieg des Widerstands gegen die Ausbreitung des Erdungselektrodenstroms über den berechneten Wert hinaus kommen. Daher ist es erforderlich, den Wert des Erdungselektrodenwiderstands regelmäßig zu überwachen.
Erdungsschleife
Die Erdschleife ist klassischerweise eine Gruppe vertikaler Elektroden geringer Tiefe, die durch einen horizontalen Leiter verbunden sind und in der Nähe eines Objekts in einem relativ geringen gegenseitigen Abstand voneinander angebracht sind.
Als Erdungselektroden in einem solchen Erdungsgerät wurde traditionell eine 3 Meter lange Stahlecke oder Bewehrung verwendet, die mit einem Vorschlaghammer in den Boden getrieben wurde.
Als Verbindungsleiter wurde ein 4x40 mm großes Stahlband verwendet, das in einem vorbereiteten Graben mit einer Tiefe von 0,5 - 0,7 Metern verlegt wurde. Der Leiter wurde durch Elektro- oder Gasschweißen mit den montierten Erdungsleitern verbunden.
Um Platz zu sparen, wird die Erdschleife in der Regel entlang der Wände (Umfang) um das Gebäude „gerollt“. Betrachtet man diese Erdungselektrode von oben, kann man sagen, dass die Elektroden entlang der Gebäudekontur angebracht sind (daher der Name).
Eine Erdschleife ist also eine Erdungselektrode, die aus mehreren miteinander verbundenen Elektroden (Elektrodengruppen) besteht und entlang ihrer Kontur um das Gebäude herum angebracht ist.
Fälle von Stromschlägen bei einer Person sind nur dann möglich, wenn ein Stromkreis durch den menschlichen Körper geschlossen wird, oder anders ausgedrückt, wenn eine Person mindestens zwei Punkte des Stromkreises berührt, zwischen denen eine gewisse Spannung besteht.
Die Gefahr einer solchen Berührung, gemessen an der Stärke des durch den menschlichen Körper fließenden Stroms oder der Spannung der Berührung, hängt von einer Reihe von Faktoren ab: dem Schaltplan der Person, die an den Stromkreis angeschlossen wird, der Netzspannung, das Schaltbild des Netzwerks selbst, die Art seines Neutralleiters, der Grad der Isolierung spannungsführender Teile vom Boden sowie Kapazitätswerte spannungsführender Teile relativ zum Boden usw.
Die Schemata zum Anschließen einer Person an einen Stromkreis können unterschiedlich sein. Am typischsten sind jedoch zwei Anschlussschemata: zwischen zwei Drähten und zwischen einem Draht und Erde (Abb. 68). Im zweiten Fall wird natürlich von einer elektrischen Verbindung zwischen Netz und Erde ausgegangen.
In Bezug auf Wechselstromnetze wird der erste Stromkreis üblicherweise als zweiphasig und der zweite als einphasig bezeichnet.
Ein zweiphasiges Einschalten, d. h. eine Person, die zwei Phasen gleichzeitig berührt, ist in der Regel gefährlicher, da die höchste Spannung in einem bestimmten Netzwerk linear am menschlichen Körper anliegt und daher mehr Strom durch die Person fließt:
wobei Ih der Strom ist, der durch den menschlichen Körper fließt, A; UЛ = √3 Uф - lineare Spannung, d. h. die Spannung zwischen den Phasendrähten des Netzwerks, V; Uph – Phasenspannung, d. h. die Spannung zwischen dem Anfang und dem Ende einer Wicklung (oder zwischen Phasen- und Neutralleiter), V.
Reis. 68. Fälle der Einbeziehung einer Person in einen Stromkreis:
a - zweiphasiges Schalten; b, c – einphasige Einschlüsse
Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass die zweiphasige Verbindung in einem Netzwerk mit isolierten und geerdeten Neutralleitern gleichermaßen gefährlich ist.
Bei einer zweiphasigen Einschaltung verringert sich die Verletzungsgefahr auch dann nicht, wenn die Person zuverlässig vom Boden isoliert ist, also Gummigaloschen oder Stiefel an den Füßen trägt oder auf einem isolierenden (Holz-)Boden steht. oder auf einer dielektrischen Matte.
Einphasiges Schalten kommt viel häufiger vor, ist aber weniger gefährlich als zweiphasiges Schalten, da die Spannung, unter der sich eine Person befindet, die Phasenspannung nicht überschreitet, also 1,73-mal weniger als linear. Dementsprechend ist der Strom, der durch die Person fließt, geringer.
Darüber hinaus wird die Größe dieses Stroms auch durch den Neutralmodus der Stromquelle, den Isolationswiderstand und die Kapazität der Drähte gegenüber der Erde, den Widerstand des Bodens, auf dem eine Person steht, den Widerstand ihrer Schuhe usw. beeinflusst einige andere Faktoren.
In einem dreiphasigen Dreileiternetz mit isoliertem Neutralleiter wird der Strom, der durch eine Person fließt, wenn sie während des normalen Betriebs eine der Phasen des Netzes berührt (Abb. 69, a), durch den folgenden Ausdruck in komplexer Form bestimmt ( A):
wobei Z die komplexe Impedanz einer Phase relativ zur Erde (Ohm) ist:
hier sind r und C jeweils der Isolationswiderstand des Drahtes (Ohm) und die Kapazität des Drahtes (F) relativ zur Erde (der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass sie für alle Drähte des Netzwerks gleich sind).
Reis. 69. Menschlicher Kontakt mit einem Draht eines dreiphasigen Dreileiternetzes mit isoliertem Neutralleiter: a - im Normalmodus; b - im Notfallmodus
Der Strom in realer Form ist (A):
, (35)
Wenn die Kapazität der Drähte relativ zur Erde klein ist, d. h. C = 0, was normalerweise in Freileitungsnetzen mit kurzer Länge der Fall ist, dann nimmt Gleichung (35) die Form an
, (36)
Wenn die Kapazität groß und die Isolationsleitfähigkeit unbedeutend ist, d.h. r ≈ ∞, was normalerweise in Kabelnetzen auftritt, dann beträgt der Strom durch eine Person (A) gemäß Ausdruck (35):
, (37)
wobei xc = 1/wC die Kapazität Ohm ist.
Aus Ausdruck (36) folgt, dass in Netzwerken mit isoliertem Neutralleiter, die eine unbedeutende Kapazität zwischen den Drähten und der Erde aufweisen, die Gefahr für eine Person, die während des normalen Betriebs des Netzwerks eine der Phasen berührt, vom Widerstand der Drähte abhängt relativ zum Boden: Mit zunehmendem Widerstand nimmt die Gefahr ab.
Daher ist es in solchen Netzwerken sehr wichtig, einen hohen Isolationswiderstand sicherzustellen und seinen Zustand zu überwachen, um aufgetretene Fehler rechtzeitig zu erkennen und zu beheben.
In Netzwerken mit großer Kapazität gegenüber Erde geht jedoch die Rolle der Drahtisolierung bei der Gewährleistung der Berührungssicherheit verloren, wie aus den Gleichungen (35) und (37) ersichtlich ist.
Im Notbetrieb des Netzes, also bei einem Kurzschluss einer der Phasen mit Erde durch einen geringen Widerstand des Stromkreises, beträgt der Strom durch eine Person, die die gesunde Phase berührt (Abb. 69, b) ( A):
, (38)
und Berührungsspannung (V):
, (39)
Wenn wir akzeptieren, dass rzm = 0 ist oder zumindest annehmen, dass gzm< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
d.h. die Person steht unter linearer Spannung.
Unter tatsächlichen Bedingungen ist gzm > 0, daher ist die Spannung, unter der eine Person, die im Notfall eine funktionsfähige Phase eines Dreiphasennetzes mit isoliertem Neutralleiter berührt, deutlich größer als die Phasenspannung und etwas kleiner als die lineare Spannung des Netzwerk. Daher ist dieser Berührungsfall um ein Vielfaches gefährlicher als die Berührung derselben Phase des Netzwerks im Normalbetrieb
Arbeit [vgl Gleichungen (36) und (39), wobei zu berücksichtigen ist, dass r/3>rzm].
In einem dreiphasigen Vierleiternetz mit geerdetem Neutralleiter sind die Isolationsleitfähigkeit und die kapazitive Leitfähigkeit der Drähte relativ zur Erde im Vergleich zur Erdungsleitfähigkeit des Neutralleiters gering. Daher wird bei der Bestimmung des Stroms durch eine Person, die die Netzphase berührt, sie können vernachlässigt werden.
Bei normalem Betrieb des Netzwerks beträgt der Strom durch eine Person (Abb. 70, a):
, (41)
Dabei ist g0 der Erdungswiderstand des Neutralleiters, Ohm.
Reis. 70. Menschlicher Kontakt mit einem Phasendraht eines dreiphasigen Vierleiternetzes mit geerdetem Neutralleiter:
a - im Normalmodus; b - im Notfallmodus
In regulären Netzwerken 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
Daraus folgt, dass das Berühren einer Phase eines dreiphasigen Netzwerks mit einem geerdeten Neutralleiter während seines normalen Betriebs gefährlicher ist als das Berühren einer Phase eines normal funktionierenden Netzwerks mit einem isolierten Neutralleiter [vgl. Gleichungen (36) und (41)], aber es ist weniger gefährlich, während eines Notfalls eine unbeschädigte Phase eines Netzwerks mit einem isolierten Neutralleiter zu berühren [vgl. Gleichungen (38) und (41)], da rzm in manchen Fällen wenig von r0 abweichen kann.
Existieren verschiedene Schemata Einbeziehung einer Person in einen Stromkreis:
Einphasige Berührung – Berührung des Leiters einer Phase einer aktiven elektrischen Anlage;
Zweiphasiges Berühren – gleichzeitiges Berühren der Leiter zweier Phasen einer bestehenden Elektroinstallation;
Berühren nicht stromführender Teile elektrischer Anlagen, die aufgrund von Isolationsschäden unter Spannung stehen;
Beim Einschalten der Stufenspannung handelt es sich um das Einschalten zwischen zwei Punkten der Erde (Boden), die unter unterschiedlichem Potenzial liegen.
Betrachten wir die typischsten Schemata zum Anschließen einer Person an einen Stromkreis.
Einphasiger Kontakt in einem Netzwerk mit fest geerdetem Neutralleiter. Strom, der durch den menschlichen Körper fließt ( Ich h) mit einer einphasigen Berührung (Abb. 6) wird im Stromkreis geschlossen: Phase L 3 – menschlicher Körper – Basis (Boden) – neutraler Erdungsleiter – Neutralleiter (Nullpunkt).
Reis. 6. Schema der einphasigen Berührung im Netzwerk
mit fest geerdetem Neutralleiter
Nach dem Ohmschen Gesetz: ,
Wo R o – neutraler Erdungswiderstand,
R Basis - Basiswiderstand.
Wenn der Untergrund (Boden) leitfähig ist, dann R Basis ≈ 0
Angesichts der Tatsache, dass RÖ " R h, Das
Äh = U F
Eine solche Berührung ist äußerst gefährlich.
Einphasige Berührung in einem Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter. Der durch den menschlichen Körper fließende Strom (Abb. 7) ist in Stromkreisen geschlossen: Phase L 3 – menschlicher Körper – Boden und kehrt dann durch Phasenisolierung in das Netzwerk zurück L 2 und L 1, d.h. dann folgt der Strom den Stromkreisen: Phasentrennung L 2 - Phase L 2 - Neutralleiter (Nullpunkt) und Phasentrennung L 1 - Phase L 1 – neutral (Nullpunkt). Somit sind im Stromkreis, der durch den menschlichen Körper fließt, Phasenisolationen in Reihe mit ihm geschaltet L 2 und L 1 .
Reis. 7. Schema der einphasigen Berührung im Netzwerk
mit isoliertem Neutralleiter
Phasenisolationswiderstand Z hat ein aktives ( R) und kapazitive Komponenten ( MIT).
R– charakterisiert die Unvollkommenheit der Isolierung, d.h. die Fähigkeit der Isolierung, Strom zu leiten, wenn auch viel schlechter als die von Metallen;
MIT– Die Kapazität der Phase relativ zur Erde wird durch die geometrischen Abmessungen eines imaginären Kondensators bestimmt, dessen „Platten“ die Phasen und die Erde sind.
Bei R 1 = R 2 = R 3 = R f und MIT 1 = MIT 2 = MIT 3 = MIT F-Strom fließt durch den menschlichen Körper:
Wo Z- Gesamtisolationswiderstand des Phasendrahtes gegenüber der Erde.
Wenn die Phasenkapazität vernachlässigt wird MIT f = 0 (Luftnetze kurzer Länge), dann:
Daraus folgt, dass die Größe des Stroms nicht nur vom menschlichen Widerstand, sondern auch vom Isolationswiderstand des Phasendrahtes gegenüber der Erde abhängt.
Wenn zum Beispiel R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm also
; Äh= 0,0111000 = 110 V
Zweiphasenberührung. Bei einer zweiphasigen Berührung (Abb. 8) liegt die Person unabhängig vom Neutralmodus unter der Netzspannung des Netzwerks U l und nach dem Ohmschen Gesetz:
bei U l =380 V: ICH= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Reis. 8. Schema der zweiphasigen menschlichen Berührung
Zweiphasiges Berühren ist äußerst gefährlich; solche Fälle kommen relativ selten vor und sind in der Regel die Folge von Arbeiten unter Spannung in Elektroinstallationen bis 1000 V, die einen Verstoß gegen die Regeln und Vorschriften darstellen.
Berühren eines Metallkörpers, der unter Spannung steht. Berühren des Körpers der Elektroinstallation (Abb. 9), in dem die Phase ( L 3) geschlossen zum Körper, gleichbedeutend mit dem Berühren der Phase selbst. Daher sind die zuvor diskutierten Analysen und Schlussfolgerungen für einphasige Kontaktfälle uneingeschränkt auf den Fall eines Erdschlusses anwendbar.
Reis. 9. Schema einer Person, die Metall berührt
Körper unter Spannung