Kekalahan seseorang oleh arus sebagai akibat dari pengaruh listrik, yaitu aliran arus melalui seseorang, adalah konsekuensi dari sentuhannya pada 2 titik rangkaian listrik, di antaranya terdapat tegangan. Bahaya dari sentuhan seperti itu diperkirakan, seperti yang Anda ketahui, dengan arus yang melewati tubuh manusia atau tegangan di bawahnya. Perlu dicatat bahwa tegangan sentuh bergantung pada sejumlah faktor: sirkuit untuk menghubungkan seseorang ke sirkuit listrik, tegangan jaringan, sirkuit jaringan itu sendiri, mode netralnya, tingkat isolasi arus- membawa bagian dari tanah, serta kapasitansi bagian pembawa arus relatif terhadap tanah, dll.
Akibatnya, bahaya di atas tidak ambigu: dalam satu kasus, masuknya seseorang ke dalam rangkaian listrik akan disertai dengan aliran arus kecil melaluinya dan tidak akan terlalu berbahaya, dalam kasus lain, arus dapat mencapai nilai yang signifikan. yang dapat menyebabkan kematian. Artikel ini membahas ketergantungan bahaya memasukkan seseorang ke dalam rangkaian listrik, yaitu nilai tegangan sentuh dan arus yang mengalir melalui seseorang, pada faktor-faktor yang terdaftar.
Ketergantungan ini harus diketahui saat mengevaluasi jaringan tertentu sesuai dengan kondisi keselamatan, memilih dan menghitung tindakan perlindungan yang sesuai, khususnya pembumian, zeroing, shutdown pelindung, perangkat kontrol isolasi jaringan, dll.
Pada saat yang sama, dalam semua kasus, kecuali yang ditentukan secara khusus, kami akan menganggap bahwa resistansi fondasi tempat orang tersebut berdiri (tanah, lantai, dll.), Serta resistansi sepatunya, tidak signifikan dan oleh karena itu mereka dapat diambil sama dengan nol.
Jadi, skema yang paling khas untuk memasukkan seseorang ke dalam rangkaian listrik jika terjadi kontak yang tidak disengaja dengan konduktor pembawa arus adalah:
1. Beralih di antara dua konduktor fase sirkuit,
2. Koneksi antara fase dan bumi.
Tentu saja, dalam opsi kedua, diasumsikan bahwa jaringan yang dimaksud terhubung secara elektrik ke tanah karena, misalnya, membumikan sumber arus netral atau karena isolasi kabel yang buruk relatif terhadap tanah, atau karena dengan adanya kapasitansi besar di antara mereka.
Kontak dua fase dianggap paling berbahaya, karena dalam hal ini tegangan linier 380 volt diterapkan ke tubuh manusia, dan arus melewati tubuh. tidak tergantung pada skema jaringan dan mode netralnya.
Sentuhan dua fase sangat jarang terjadi dan terutama terkait dengan pekerjaan di bawah tegangan:
Pada panel listrik, rakitan, dan saluran udara;
Saat menggunakan alat pelindung diri yang rusak;
Pada peralatan dengan bagian aktif tanpa pelindung, dll.
Sentuhan fase tunggal biasanya dianggap tidak terlalu berbahaya, karena arus yang melewati seseorang dalam hal ini dibatasi oleh pengaruh sejumlah faktor. Tetapi itu terjadi dalam praktik lebih sering daripada dua fase. Oleh karena itu, topik artikel ini adalah analisis hanya kasus kontak fase tunggal di jaringan yang sedang dipertimbangkan.
Jika terjadi sengatan listrik pada seseorang perlu mengambil tindakan untuk membebaskan korban dari arus dan segera mulai memberinya pertolongan pertama.
Lepaskan seseorang dari aksi arus sesegera mungkin, tetapi tindakan pencegahan harus dilakukan. Jika korban berada di ketinggian, tindakan harus diambil untuk mencegahnya jatuh.
Menyentuh orang yang berenergi berbahaya, dan ketika melakukan operasi penyelamatan, tindakan pencegahan tertentu harus diperhatikan dengan ketat kemungkinan kekalahan arus orang yang melakukan pekerjaan ini.
Paling dengan cara sederhana pembebasan korban dari arus adalah mematikan instalasi listrik atau bagian yang disentuh seseorang. Ketika instalasi dimatikan, lampu listrik dapat padam, oleh karena itu, jika tidak ada sinar matahari, perlu menyiapkan sumber cahaya lain - lentera, lilin, dll.
Setelah pembebasan korban dari arus perlu untuk menetapkan tingkat kerusakan dan, sesuai dengan kondisi korban, memberinya bantuan medis. Jika korban belum kehilangan kesadaran, perlu untuk memberinya istirahat, dan jika ada cedera atau cedera (memar, patah tulang, dislokasi, luka bakar, dll), ia harus diberikan pertolongan pertama sebelum dokter datang atau dibawa ke fasilitas kesehatan terdekat.
Jika korban kehilangan kesadaran, tetapi pernapasan tetap terjaga, perlu membaringkannya secara merata dan nyaman di tempat tidur yang empuk - selimut, pakaian, dll., membuka kerah, ikat pinggang, melepas pakaian ketat, membersihkan mulut dari darah, lendir, berikan udara segar, beri hirupan amonia, taburi dengan air, giling dan hangatkan tubuh.
Dengan tidak adanya tanda-tanda kehidupan (dengan kematian klinis, tidak ada pernapasan dan denyut nadi, pupil mata melebar karena kekurangan oksigen pada korteks serebral) atau dengan pernapasan terputus-putus, korban harus segera dilepaskan dari pakaian yang membatasi bernapas, bersihkan mulut dan lakukan pernapasan buatan dan pijat jantung.
Pengetahuan tentang proses yang terjadi dalam instalasi listrik memungkinkan insinyur listrik untuk mengoperasikan peralatan dengan aman dari tegangan dan jenis arus apa pun, melakukan pekerjaan perbaikan dan Pemeliharaan sistem kelistrikan.
Informasi yang diberikan di PTB dan PTE - dokumen utama yang dibuat oleh spesialis terbaik berdasarkan analisis kecelakaan dengan orang yang terkena dampak faktor berbahaya mengiringi kerja energi listrik.
Keadaan dan penyebab seseorang terkena pengaruh arus listrik
Dokumen panduan keselamatan mengidentifikasi tiga kelompok alasan sengatan listrik bagi pekerja:
1. pendekatan yang tidak disengaja, tidak disengaja ke bagian yang membawa arus dengan voltase pada jarak yang kurang aman atau menyentuhnya;
2. kejadian dan perkembangan keadaan darurat;
3. pelanggaran terhadap persyaratan yang ditentukan dalam dokumen peraturan yang mengatur aturan perilaku bagi pekerja di instalasi listrik yang ada.
Penilaian bahaya cedera manusia terdiri dari penentuan dengan perhitungan besarnya arus yang melewati tubuh korban. Dalam hal ini, perlu memperhitungkan banyak situasi ketika kontak dapat terjadi di tempat acak di instalasi listrik. Selain itu, tegangan yang diberikan padanya bervariasi tergantung pada banyak alasan, termasuk kondisi dan mode pengoperasian rangkaian listrik, karakteristik energinya.
Kondisi kekalahan seseorang oleh arus instalasi listrik
Agar arus mengalir melalui tubuh korban, perlu dibuat rangkaian listrik dengan menghubungkannya ke setidaknya dua titik rangkaian dengan beda potensial - tegangan. Peralatan listrik dapat mengalami kondisi berikut:
1. sentuhan dua fase atau dua kutub secara bersamaan ke kutub (fase) yang berbeda;
2. kontak fase tunggal atau kutub tunggal dengan potensi sirkuit, ketika seseorang memiliki hubungan galvanik langsung dengan potensi bumi;
3. penciptaan kontak yang tidak disengaja dengan elemen konduktif dari instalasi listrik, yang diberi energi sebagai akibat dari perkembangan kecelakaan;
4. jatuh di bawah aksi tegangan langkah, ketika perbedaan potensial dibuat antara titik-titik di mana kaki atau bagian tubuh lainnya berada secara bersamaan.
Dalam hal ini, kontak listrik korban dengan bagian instalasi listrik yang membawa arus dapat terjadi, yang dianggap oleh PUE sebagai sentuhan:
1. lurus;
2. atau tidak langsung.
Dalam kasus pertama, itu dibuat dengan kontak langsung dengan bagian aktif yang diberi energi, dan dalam kasus kedua, dengan menyentuh elemen sirkuit yang tidak terisolasi ketika potensial berbahaya telah melewatinya jika terjadi kecelakaan.
Untuk menentukan kondisi pengoperasian instalasi listrik yang aman dan menyiapkan tempat kerja bagi pekerja di dalamnya, diperlukan:
1. untuk menganalisis kasus kemungkinan pembuatan jalur untuk aliran arus listrik melalui badan personel servis;
2. membandingkan nilai maksimum yang mungkin dengan standar minimum yang diperbolehkan saat ini;
3. membuat keputusan tentang penerapan langkah-langkah untuk memastikan keamanan kelistrikan.
Fitur analisis kondisi kerusakan pada orang di instalasi listrik
Untuk menilai jumlah arus yang melewati tubuh korban dalam jaringan tegangan DC atau AC, jenis penunjukan berikut digunakan untuk:
1. resistensi:
Rh - dalam tubuh manusia;
R0 - untuk perangkat pentanahan;
Riz - lapisan insulasi relatif terhadap kontur tanah;
2. arus:
Ih - melalui tubuh manusia;
Iz - korsleting ke kontur bumi;
Uc - sirkuit arus bolak-balik fase langsung atau tunggal;
Ul - linier;
Uf - fase;
Atas - sentuh;
Ush - langkah.
Dalam hal ini, skema tipikal berikut untuk menghubungkan korban ke sirkuit tegangan di jaringan dimungkinkan:
1. DC di:
kontak unipolar dari kontak konduktor dengan potensial yang diisolasi dari sirkuit bumi;
kontak kutub tunggal dari potensi sirkuit dengan kutub yang diarde;
kontak bipolar;
2. jaringan tiga fase pada;
kontak fase tunggal dengan salah satu konduktor potensial (kasus umum);
kontak dua fase.
Skema kerusakan di sirkuit DC
Kontak manusia kutub tunggal dengan potensi yang diisolasi dari bumi
Di bawah aksi tegangan Uc, arus Ih mengalir melalui rantai potensial konduktor bawah yang dibuat secara seri, tubuh korban (tangan-kaki) dan sirkuit bumi melalui resistansi isolasi ganda dari medium.
Kontak manusia satu kutub dengan potensial kutub yang dibumikan
Dalam skema ini, situasinya diperburuk oleh koneksi ke loop tanah dari satu kabel potensial dengan resistansi R0 mendekati nol dan jauh lebih kecil daripada tubuh korban dan lapisan isolasi lingkungan luar.
Kekuatan arus yang diinginkan kira-kira sama dengan rasio tegangan listrik terhadap resistansi tubuh manusia.
Kontak manusia bipolar dengan potensi jaringan
Tegangan listrik langsung dialirkan ke tubuh korban, dan arus yang melalui tubuhnya hanya dibatasi oleh hambatannya sendiri yang tidak signifikan.
Skema kekalahan umum dalam sirkuit arus bolak-balik tiga fase
Penciptaan kontak manusia antara fase potensial dan bumi
Dalam kasus umum, ada resistansi antara setiap fase sirkuit dan potensi tanah dan kapasitansi dibuat. Netral dari belitan sumber tegangan memiliki resistansi umum Zн, yang nilainya masuk sistem yang berbeda sirkuit tanah berubah.
Rumus perhitungan konduktivitas masing-masing rangkaian dan arus total Ih melalui tegangan fasa Uf disajikan pada gambar dengan rumus.
Pembentukan kontak manusia antara dua fase
Besaran dan bahaya terbesar adalah arus yang melewati rantai yang tercipta antara kontak langsung tubuh korban dengan kabel fase. Dalam hal ini, sebagian arus dapat melewati jalur melalui tanah dan resistansi isolasi media.
Fitur Biphasic Touch
Di sirkuit DC dan AC tiga fase, membuat kontak antara dua potensi berbeda adalah yang paling berbahaya. Dengan skema ini, seseorang jatuh di bawah pengaruh tegangan terbesar.
Dalam rangkaian dengan catu daya bertegangan konstan, arus yang melalui korban dihitung dengan rumus Ih \u003d Uc / Rh.
Dalam jaringan tiga fase arus bolak-balik nilai ini dihitung dengan rasio Ih=Ul/Rh=√3 Uf/Rh.
Mengingat bahwa hambatan listrik rata-rata tubuh manusia adalah 1 kiloohm, kami menghitung arus yang terjadi pada jaringan tegangan langsung dan bolak-balik 220 volt.
Dalam kasus pertama, itu akan menjadi: Ih=220/1000=0.22A. Nilai 220 mA ini cukup bagi korban untuk mengalami kontraksi otot kejang, ketika tanpa bantuan dari luar, ia tidak lagi dapat membebaskan dirinya dari efek sentuhan yang tidak disengaja - arus penahan.
Dalam kasus kedua, Ih=(220 1,732)/1000\u003d 0,38A. Pada nilai 380 mA ini, ada bahaya cedera yang mematikan.
Kami juga memperhatikan fakta bahwa dalam jaringan tegangan bolak-balik tiga fase, posisi netral (dapat diisolasi dari tanah atau sebaliknya - hubung singkat) memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap nilai arus Ih. Bagian utamanya tidak melalui sirkuit bumi, tetapi antara potensial fase.
Jika seseorang telah menerapkan alat perlindungan yang memastikan isolasi yang andal dari sirkuit bumi, maka dalam situasi seperti itu mereka akan menjadi tidak berguna dan tidak akan membantu.
Fitur sentuh fase tunggal
Jaringan tiga fase dengan netral yang diardekan tuli
Korban menyentuh salah satu kabel fase dan jatuh di bawah perbedaan potensial antara dia dan sirkuit bumi. Kasus seperti itu paling sering terjadi.
Meskipun tegangan fasa-ke-bumi kurang dari 1,732 kali garis-ke-garis, kasus seperti itu tetap berbahaya. Kondisi korban dapat memburuk:
mode netral dan kualitas sambungannya;
hambatan listrik dari lapisan dielektrik kabel relatif terhadap potensi tanah;
jenis alas kaki dan sifat dielektriknya;
resistensi tanah di lokasi korban;
faktor terkait lainnya.
Nilai Ih saat ini dalam hal ini dapat ditentukan oleh hubungan:
Ih=Uf/(Rh+Rob+Rp+R0).
Ingatlah bahwa resistansi: tubuh manusia Rh, sepatu Rb, lantai Rn dan pentanahan pada R0 netral, diambil dalam Ohm.
Semakin kecil penyebutnya, semakin banyak arus yang dihasilkan. Jika seorang karyawan memakai sepatu konduktif, misalnya kakinya basah atau solnya dilapisi paku logam, dan selain itu dia berada di lantai logam atau tanah lembab, maka kita dapat mengasumsikan bahwa Rb = Rp = 0. Ini memastikan kasus yang paling tidak menguntungkan bagi kehidupan korban.
Ih=Uf/(Rh+R0).
Dengan tegangan fasa 220 volt, kita mendapatkan Ih \u003d 220 / 1000 \u003d 0,22 A. Atau arus bahaya mematikan 220 mA.
Sekarang mari kita hitung opsi ketika karyawan menggunakan alat pelindung: sepatu dielektrik (Rb = 45 kOhm) dan alas isolasi (Rp = 100 kOhm).
H=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015 A.
Kami mendapat nilai arus aman 1,5 mA.
Jaringan tiga fase dengan netral terisolasi
Tidak ada hubungan galvanik langsung antara netral sumber arus dan potensial bumi. Tegangan fasa diterapkan pada resistansi lapisan isolasi Riz, yang memiliki nilai sangat tinggi, yang dikontrol selama operasi dan terus dipertahankan dalam kondisi baik.
Sirkuit aliran arus melalui tubuh manusia tergantung pada nilai ini di setiap fase. Jika kita memperhitungkan semua lapisan hambatan arus, maka nilainya dapat dihitung dengan rumus: Ih=Uf/(Rh+Rb+Rp+(Riz/3)).
Selama kasus yang paling tidak menguntungkan, ketika kondisi untuk konduktivitas maksimum melalui sepatu dan lantai dibuat, ekspresi akan berbentuk: Ih=Uf/(Rh+(Riz/3)).
Jika kita mempertimbangkan jaringan 220 volt dengan insulasi lapisan 90 kOhm, maka kita mendapatkan: Ih \u003d 220 / (1000 + (90000/3)) \u003d 0,007 A. Arus 7 mA seperti itu akan terasa dengan baik, tetapi itu tidak akan bisa memberikan luka yang fatal.
Perhatikan bahwa dalam contoh ini kami dengan sengaja menghilangkan hambatan tanah dan sepatu. Jika diperhitungkan, maka arus akan turun ke nilai yang aman, di urutan 0,0012 A atau 1,2 mA.
Temuan:
1. di sirkuit dengan netral terisolasi, lebih mudah untuk memastikan keselamatan pekerja. Secara langsung tergantung pada kualitas lapisan dielektrik kabel;
2. dalam keadaan yang sama menyentuh potensi satu fasa, sirkuit dengan netral yang diarde adalah yang paling berbahaya dibandingkan dengan yang terisolasi.
Pertimbangkan kasus menyentuh casing logam perangkat listrik, jika isolasi lapisan dielektrik pada potensial fase putus di dalamnya. Ketika seseorang menyentuh tubuh ini, arus akan mengalir melalui tubuhnya ke tanah dan kemudian melalui netral ke sumber tegangan.
Sirkuit pengganti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Beban yang dibuat oleh perangkat memiliki resistansi Rn.
Resistansi isolasi Riz bersama-sama dengan R0 dan Rh membatasi arus kontak fasa ke fasa. Hal ini dinyatakan dengan rasio: Ih=Uf/(Rh+Riz+Rо).
Dalam hal ini, sebagai aturan, bahkan pada tahap proyek, memilih bahan untuk kasus ketika R0=0, mereka mencoba untuk memenuhi ketentuan: Riz> (Uf / Ihg) -Rh.
Nilai Ihg disebut ambang arus yang tidak terlihat, nilai yang tidak akan dirasakan seseorang.
Kami menyimpulkan: resistansi lapisan dielektrik dari semua bagian pembawa arus relatif terhadap kontur bumi menentukan tingkat keamanan instalasi listrik.
Untuk alasan ini, semua resistensi tersebut dinormalisasi dan diperhitungkan dalam tabel yang disetujui. Untuk tujuan yang sama, bukan resistansi isolasi itu sendiri yang dinormalisasi, tetapi arus bocor yang mengalir melaluinya selama pengujian.
Langkah Tegangan
Dalam instalasi listrik, karena berbagai alasan, kecelakaan dapat terjadi ketika potensial fasa menyentuh loop tanah secara langsung. Jika pada saluran listrik overhead salah satu kabel putus di bawah pengaruh berbagai jenis beban mekanis, maka dalam kasus ini situasi serupa muncul dengan sendirinya.
Dalam hal ini, pada titik kontak kabel dengan tanah, arus terbentuk, yang menciptakan zona penyebaran di sekitar titik kontak - sebuah platform di permukaan tempat potensi listrik muncul. Nilainya tergantung pada arus hubung singkat Iz dan keadaan spesifik tanah r.
Seseorang yang menemukan dirinya dalam batas-batas zona ini berada di bawah aksi tegangan langkah Ush, seperti yang ditunjukkan di bagian kiri gambar. Luas zona sebaran dibatasi oleh kontur dimana tidak ada potensi.
Nilai tegangan langkah dihitung dengan rumus: Ush=Uz∙β1∙β2.
Ini memperhitungkan tegangan fasa di tempat penyebaran arus - Uz, yang ditentukan oleh koefisien karakteristik penyebaran tegangan β1 dan pengaruh resistansi sepatu dan kaki β2. Nilai β1 dan β2 dipublikasikan di buku referensi.
Nilai arus melalui tubuh korban dihitung dengan ekspresi: Ih=(Uz∙β1∙β2)/ Rh.
Di sisi kanan gambar, pada posisi 2, korban melakukan kontak dengan kabel potensial yang dihubung pendek ke bumi. Hal tersebut dipengaruhi oleh beda potensial antara titik kontak dengan tangan dan kontur bumi yang dinyatakan dengan tegangan kontak Upr.
Dalam situasi ini, arus dihitung dengan ekspresi: Ih=(Uph.c.∙α )/ Rh
Nilai koefisien sebaran α dapat bervariasi dalam 0÷1 dan mempertimbangkan karakteristik yang memengaruhi Upr.
Dalam situasi yang dipertimbangkan, kesimpulan yang sama berlaku seperti saat membuat kontak fase tunggal untuk yang terluka dalam operasi normal instalasi listrik.
Jika seseorang berada di luar zona penyebaran saat ini, maka dia berada di zona aman.
Dimasukkannya seseorang dalam jaringan listrik dapat berupa fase tunggal dan dua fase. Pergantian fase tunggal adalah koneksi seseorang antara salah satu fase jaringan dan ground. Kekuatan arus sambaran dalam hal ini bergantung pada mode jaringan netral, resistansi seseorang, sepatu, lantai, insulasi fase relatif terhadap bumi. Sakelar satu fase terjadi lebih sering dan sering menyebabkan cedera listrik pada jaringan tegangan apa pun. Dengan peralihan dua fase, seseorang menyentuh dua fase jaringan listrik. Dengan sambungan dua fase, arus yang mengalir melalui tubuh (arus yang merusak) hanya bergantung pada tegangan listrik dan resistansi tubuh manusia dan tidak bergantung pada mode netral dari trafo suplai listrik. Jaringan listrik dibagi menjadi fase tunggal dan tiga fase. Jaringan fase tunggal dapat diisolasi dari bumi atau memiliki kabel arde. Pada ara. 1 menunjukkan opsi yang memungkinkan untuk menghubungkan seseorang ke jaringan fase tunggal.
Jadi, jika seseorang menyentuh salah satu fase dari jaringan tiga fase empat kabel dengan netral yang dibumikan mati, maka ia akan berada di bawah tegangan fase (R3≤ RC) dan arus yang melewati seseorang selama operasi normal dari jaringan praktis tidak akan berubah dengan perubahan resistansi isolasi dan kabel kapasitansi ke ground.
Efek arus listrik pada tubuh manusia
Melewati tubuh, arus listrik memiliki efek termal, elektrolitik, dan biologis.
Tindakan termal dimanifestasikan dalam luka bakar pada kulit atau organ dalam.
Selama aksi elektrolitik, karena aliran arus, terjadi penguraian (elektrolisis) darah dan cairan organik lainnya, disertai dengan penghancuran eritrosit dan gangguan metabolisme.
Efek biologis diekspresikan dalam iritasi dan eksitasi jaringan hidup tubuh, yang disertai dengan kontraksi kejang spontan pada otot, termasuk jantung dan paru-paru.
Ada dua jenis utama sengatan listrik:
§ cedera listrik,
§ kejutan listrik.
Kejutan listrik secara kasar dapat dibagi menjadi empat tingkatan:
1. kontraksi otot kejang tanpa kehilangan kesadaran;
2. dengan kehilangan kesadaran, tetapi dengan mempertahankan fungsi pernapasan dan jantung;
3. kehilangan kesadaran dan gangguan aktivitas jantung atau pernapasan (atau keduanya);
4. kematian klinis, yaitu kurangnya respirasi dan sirkulasi.
Kematian klinis merupakan masa transisi antara hidup dan mati, dimulai sejak berhentinya aktivitas jantung dan paru-paru. Seseorang yang dalam keadaan kematian klinis tidak menunjukkan tanda-tanda kehidupan: dia tidak memiliki pernapasan, detak jantung, reaksi terhadap rasa sakit; Pupil mata melebar dan tidak bereaksi terhadap cahaya. Namun perlu diingat bahwa dalam hal ini tubuh masih bisa dihidupkan kembali jika pertolongan diberikan dengan benar dan tepat waktu. Durasi kematian klinis bisa 5-8 menit. Jika pertolongan tidak diberikan tepat waktu, maka kematian biologis (sebenarnya) terjadi.
Hasil sengatan listrik pada seseorang tergantung pada banyak faktor. Yang paling penting dari mereka adalah besarnya dan durasi arus, jenis dan frekuensi arus, dan sifat-sifat individu dari tubuh.
Penentuan resistansi penyebaran arus dari konduktor pentanahan tunggal dan prosedur untuk menghitung loop pentanahan pelindung untuk peralatan teknologi stasioner (GOST 12.1.030-81. SSBT. Pentanahan pelindung, pentanahan)
Implementasi perangkat pentanahan. Ada elektroda pembumian buatan, yang ditujukan khusus untuk tujuan pembumian, dan alami - bagian konduktif pihak ketiga yang bersentuhan listrik dengan pembumian secara langsung atau melalui media konduktif perantara yang digunakan untuk tujuan pembumian.
Untuk elektroda arde buatan biasanya digunakan elektroda vertikal dan horizontal.
Berikut ini dapat digunakan sebagai konduktor pentanahan alami: air dan pipa logam lainnya diletakkan di tanah (dengan pengecualian pipa cairan yang mudah terbakar, gas yang mudah terbakar atau mudah meledak); pipa selubung sumur artesis, sumur, lubang, dll.; struktur logam dan beton bertulang dari bangunan dan struktur yang memiliki sambungan ke tanah; selubung timah dari kabel yang diletakkan di tanah; tumpukan lembaran logam dari struktur hidrolik, dll.
Perhitungan pentanahan pelindung bertujuan untuk menentukan parameter pentanahan utama - jumlah, dimensi dan urutan penempatan konduktor pentanahan tunggal dan konduktor pentanahan, di mana tegangan sentuh dan langkah selama penutupan fase ke kasing pentanahan tidak melebihi nilai yang diizinkan .
Untuk menghitung pentanahan, diperlukan informasi berikut:
1) karakteristik instalasi listrik - jenis instalasi, jenis peralatan utama, voltase operasi, metode pentanahan netral transformator dan generator, dll.;
2) rencana instalasi listrik yang menunjukkan dimensi utama dan penempatan peralatan;
3) bentuk dan ukuran elektroda, yang darinya direncanakan untuk membangun sistem elektroda arde kelompok yang dirancang, serta perkiraan kedalaman perendamannya di dalam tanah;
4) data pengukuran resistivitas tanah di area di mana sistem elektroda arde akan dibangun, dan informasi tentang kondisi cuaca (iklim) tempat pengukuran dilakukan, serta karakteristik zona iklim. Jika bumi diasumsikan dua lapis, maka perlu dilakukan pengukuran resistivitas kedua lapisan bumi tersebut dan ketebalan lapisan atasnya;
5) data tentang konduktor pentanahan alami: struktur apa yang dapat digunakan untuk tujuan ini dan ketahanan terhadap penyebaran arusnya, diperoleh dengan pengukuran langsung. Jika karena alasan tertentu tidak mungkin mengukur resistansi konduktor pentanahan alami, maka informasi harus diberikan untuk menentukan resistansi ini dengan perhitungan;
6) Menilai arus gangguan pembumian. Jika arus tidak diketahui, maka dihitung dengan metode biasa;
7) nilai yang dihitung dari tegangan kontak (dan langkah) yang dapat diterima dan durasi proteksi, jika perhitungan dilakukan berdasarkan tegangan kontak (dan langkah).
Perhitungan pentanahan biasanya dilakukan untuk kasus di mana elektroda pentanahan ditempatkan di pentanahan yang homogen. Dalam beberapa tahun terakhir, metode rekayasa untuk menghitung konduktor pentanahan pada tanah berlapis banyak telah dikembangkan dan mulai diterapkan.
Saat menghitung konduktor pentanahan di tanah homogen, resistansi lapisan atas bumi (lapisan perubahan musim) karena pembekuan atau pengeringan tanah diperhitungkan. Perhitungan dilakukan dengan metode berdasarkan penggunaan faktor pemanfaatan konduktivitas elektroda arde dan oleh karena itu disebut metode faktor pemanfaatan. Ini dilakukan baik dengan desain sederhana maupun kompleks dari elektroda arde kelompok.
Saat menghitung konduktor pentanahan di bumi multilayer, model bumi dua lapis biasanya diambil dengan resistansi spesifik masing-masing lapisan atas dan bawah r1 dan r2, dan ketebalan (daya) lapisan atas h1. Perhitungan dilakukan dengan metode yang didasarkan pada perhitungan potensial induksi pada elektroda yang merupakan bagian dari grup elektroda arde, dan oleh karena itu disebut metode potensial induksi. Perhitungan konduktor pentanahan di bumi berlapis-lapis lebih melelahkan. Namun memberikan hasil yang lebih akurat. Dianjurkan untuk menggunakannya untuk desain kompleks pentanahan grup, yang biasanya terjadi pada instalasi listrik dengan netral yang diardekan secara efektif, yaitu pada instalasi dengan tegangan 110 kV ke atas.
Saat menghitung perangkat pentanahan dengan cara apa pun, perlu untuk menentukan resistansi yang diperlukan untuk itu.
Penentuan resistansi yang diperlukan dari perangkat pentanahan dilakukan sesuai dengan PUE.
Untuk instalasi dengan tegangan hingga 1 kV, resistansi perangkat pentanahan yang digunakan untuk pentanahan pelindung bagian konduktif terbuka dalam sistem tipe IT harus memenuhi ketentuan:
di mana Rz adalah resistansi perangkat pentanahan, ohm; Upr.adm - tegangan sentuh, yang nilainya diasumsikan 50 V; Iz adalah arus gangguan pembumian total, A.
Sebagai aturan, tidak perlu menerima nilai resistansi perangkat pembumian kurang dari 4 ohm. Resistansi perangkat pentanahan hingga 10 Ohm diperbolehkan jika kondisi di atas terpenuhi, dan daya transformator dan generator yang memasok jaringan tidak melebihi 100 kVA, termasuk daya total transformator dan (atau) generator yang beroperasi secara paralel.
Untuk instalasi dengan voltase di atas 1 kV di atas 1 kV, resistansi perangkat pentanahan harus sesuai dengan:
0,5 ohm dengan netral yang ditanahkan secara efektif (yaitu dengan arus gangguan pembumian yang tinggi);
250 / Iz, tetapi tidak lebih dari 10 ohm dengan netral terisolasi (yaitu, pada arus gangguan pembumian rendah) dan dengan syarat sakelar pembumian hanya digunakan untuk instalasi listrik dengan tegangan di atas 1000 V.
Dalam ungkapan ini, Iz adalah arus gangguan pembumian pengenal.
Selama operasi, peningkatan resistansi terhadap penyebaran arus konduktor pentanahan yang melebihi nilai yang dihitung dapat terjadi, oleh karena itu, nilai resistansi konduktor pentanahan perlu dipantau secara berkala.
Putaran tanah
Ground loop secara klasik adalah sekelompok elektroda vertikal dengan kedalaman kecil yang dihubungkan oleh konduktor horizontal, dipasang di dekat objek pada jarak yang relatif kecil satu sama lain.
Sebagai elektroda pentanahan pada alat pentanahan seperti itu, sudut baja atau tulangan sepanjang 3 meter secara tradisional digunakan, yang didorong ke tanah dengan palu godam.
Strip baja berukuran 4x40 mm digunakan sebagai konduktor penghubung, yang ditempatkan di parit yang telah disiapkan sebelumnya sedalam 0,5–0,7 meter. Konduktor dihubungkan ke elektroda arde yang dipasang dengan pengelasan listrik atau gas.
Untuk menghemat ruang, loop tanah biasanya "dilipat" di sekitar bangunan di sepanjang dinding (sepanjang perimeter). Jika Anda melihat elektroda pembumian ini dari atas, Anda dapat mengatakan bahwa elektroda tersebut dipasang di sepanjang kontur bangunan (karena itulah namanya).
Jadi, ground loop adalah elektroda pentanahan, yang terdiri dari beberapa elektroda (sekelompok elektroda) yang dihubungkan satu sama lain dan dipasang mengelilingi bangunan sepanjang konturnya.
Kasus sengatan listrik pada seseorang hanya mungkin terjadi jika rangkaian listrik ditutup melalui tubuh manusia atau, dengan kata lain, ketika seseorang menyentuh setidaknya dua titik rangkaian, di antaranya terdapat tegangan.
Bahaya sentuhan semacam itu, diperkirakan dari besarnya arus yang melewati tubuh manusia, atau tegangan sentuhan, tergantung pada sejumlah faktor: sirkuit untuk menghubungkan seseorang ke sirkuit, tegangan jaringan, sirkuit jaringan itu sendiri, mode netralnya, tingkat isolasi bagian pembawa arus dari tanah, dan juga dari nilai kapasitansi bagian pembawa arus relatif terhadap tanah, dll.
Skema untuk memasukkan seseorang ke dalam rantai bisa berbeda. Namun, yang paling khas adalah dua skema peralihan: antara dua kabel dan antara satu kabel dan arde (Gbr. 68). Tentu saja, dalam kasus kedua, diasumsikan ada sambungan listrik antara jaringan dan ground.
Sehubungan dengan jaringan AC, sirkuit pertama biasanya disebut switching dua fase, dan yang kedua - fase tunggal.
Pergantian dua fase, yaitu, seseorang yang menyentuh dua fase pada saat yang sama, biasanya lebih berbahaya, karena tegangan tertinggi dalam jaringan ini diterapkan ke tubuh manusia - linier, dan oleh karena itu lebih banyak arus akan mengalir melalui orang:
dimana Ih adalah arus yang melewati tubuh manusia, A; UL \u003d √3 Uf - tegangan linier, mis. tegangan antara kabel fase jaringan, V; Uf - tegangan fase, yaitu tegangan antara awal dan akhir satu belitan (atau antara kabel fase dan netral), V.
Beras. 68. Kasus memasukkan seseorang ke dalam sirkuit saat ini:
a - inklusi dua fase; b, c - inklusi fase tunggal
Sangat mudah untuk membayangkan bahwa peralihan dua fase sama berbahayanya dalam jaringan dengan netral terisolasi dan ground.
Dengan koneksi dua fase, bahaya cedera tidak akan berkurang meskipun orang tersebut diisolasi dengan andal dari tanah, mis. jika ia memiliki sepatu karet atau sepatu bot di kakinya atau berdiri di atas lantai isolasi (kayu), atau di atas dielektrik tikar.
Sakelar satu fase terjadi jauh lebih sering, tetapi kurang berbahaya daripada sakelar dua fase, karena tegangan di mana seseorang menemukan dirinya tidak melebihi fase satu, yaitu 1,73 kali lebih kecil daripada fase linier. Dengan demikian, arus yang melewati orang tersebut lebih sedikit.
Selain itu, nilai arus ini juga dipengaruhi oleh mode netral dari sumber arus, resistansi isolasi dan kapasitansi kabel relatif terhadap tanah, resistansi lantai tempat orang tersebut berdiri, resistansi sepatunya, dan beberapa faktor lainnya.
Dalam jaringan tiga fase tiga kawat dengan netral terisolasi, arus yang melewati seseorang, ketika menyentuh salah satu fase jaringan selama operasi normalnya (Gbr. 69, a), ditentukan oleh ekspresi berikut dalam kompleks bentuk (A):
di mana Z adalah impedansi kompleks satu fasa relatif terhadap bumi (Ohm):
di sini r dan C, masing-masing, adalah resistansi isolasi kawat (Ohm) dan kapasitansi kawat (F) relatif terhadap tanah (untuk kesederhanaan, diambil sama untuk semua kabel jaringan).
Beras. 69. Menyentuh seseorang ke kabel jaringan tiga fase tiga kabel dengan netral terisolasi: a - dalam mode normal; b - dalam mode darurat
Arus dalam bentuk nyata adalah (A):
, (35)
Jika kapasitansi kabel relatif terhadap bumi kecil, yaitu C = 0, yang biasanya terjadi pada jaringan overhead dengan panjang kecil, maka persamaan (35) akan berbentuk
, (36)
Jika kapasitansi besar, dan konduktivitas insulasi tidak signifikan, mis. r ≈ ∞, yang biasanya terjadi di jaringan kabel, maka menurut ekspresi (35), arus yang melalui seseorang (A) akan menjadi:
, (37)
dimana xc \u003d 1 / wC - kapasitansi, Ohm.
Ini mengikuti dari ekspresi (36) bahwa dalam jaringan dengan netral terisolasi, yang memiliki kapasitansi yang tidak signifikan antara kabel dan tanah, bahaya bagi seseorang yang menyentuh salah satu fase selama operasi normal jaringan bergantung pada resistansi kabel relatif terhadap tanah: dengan meningkatnya resistansi, bahaya berkurang.
Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan resistansi isolasi yang tinggi dalam jaringan tersebut dan memantau kondisinya untuk mengidentifikasi dan menghilangkan kesalahan secara tepat waktu.
Namun, dalam jaringan dengan kapasitas relatif besar ke bumi, peran isolasi kawat dalam memastikan keamanan sentuhan hilang, seperti yang dapat dilihat dari persamaan (35) dan (37).
Dalam mode operasi darurat jaringan, yaitu ketika salah satu fase disingkat ke tanah melalui resistansi kecil gzm, arus melalui seseorang yang menyentuh fase sehat (Gbr. 69, b) akan menjadi (A):
, (38)
dan tegangan sentuh (V):
, (39)
Jika kita berasumsi bahwa rzm = 0 atau setidaknya menganggap rzm itu< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
yaitu, seseorang akan berada di bawah tegangan linier.
Dalam kondisi aktual, gzm > 0, oleh karena itu, tegangan di mana seseorang yang menyentuh fase sehat dari jaringan tiga fase dengan netral terisolasi selama periode darurat akan secara signifikan lebih besar dari fase dan sedikit lebih kecil dari tegangan linier dari jaringan. Jadi, kasus sentuhan ini berkali-kali lebih berbahaya daripada menyentuh fase jaringan yang sama selama operasi normal.
bekerja [lihat persamaan (36) dan (39), mengingat r/3>rzm].
Dalam jaringan tiga fase empat kawat dengan ground netral, konduktivitas insulasi dan kapasitansi kabel relatif terhadap bumi kecil dibandingkan dengan konduktivitas ground netral, jadi ketika menentukan arus melalui seseorang yang menyentuh fase jaringan, mereka dapat diabaikan.
Dalam mode operasi normal jaringan, arus yang melalui seseorang akan menjadi (Gbr. 70, a):
, (41)
di mana r0 adalah resistansi pentanahan netral, Ohm.
Beras. 70. Seseorang yang menyentuh kabel fase dari jaringan tiga fase empat kabel dengan netral yang diarde:
a - dalam mode normal; b - dalam mode darurat
Dalam jaringan biasa 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
Oleh karena itu, menyentuh fase jaringan tiga fase dengan netral yang ditanahkan selama operasi normalnya lebih berbahaya daripada menyentuh fase jaringan yang beroperasi normal dengan netral terisolasi [lih. persamaan (36) dan (41)], tetapi kurang berbahaya menyentuh fase utuh jaringan dengan netral terisolasi selama periode darurat [lih. persamaan (38) dan (41)], karena dalam beberapa kasus rzm dapat sedikit berbeda dari r0.
Ada berbagai skema dimasukkannya seseorang dalam rangkaian arus listrik:
Kontak fase tunggal - menyentuh konduktor satu fase dari instalasi listrik yang ada;
Kontak dua fase - kontak simultan dengan konduktor dua fase dari instalasi listrik yang ada;
Menyentuh bagian instalasi listrik yang tidak mengalirkan arus yang diberi energi sebagai akibat dari kerusakan isolasi;
Mengaktifkan tegangan step - beralih antara dua titik bumi (tanah) yang berada di bawah potensi yang berbeda.
Pertimbangkan skema paling khas untuk memasukkan seseorang ke dalam rangkaian arus listrik.
Sentuhan fase tunggal dalam jaringan dengan netral yang diarde dengan kokoh. Arus yang mengalir melalui tubuh manusia ( aku h) dengan sentuhan fase tunggal (Gbr. 6) menutup sirkuit: fase L 3 - tubuh manusia - alas (lantai) - pentanahan netral - netral (titik nol).
Beras. 6. Skema sentuhan fase tunggal dalam jaringan
dengan ground netral yang kokoh
Menurut hukum Ohm:
Di mana R o - resistansi pentanahan netral,
R osn - resistansi dasar.
Jika alas (lantai) bersifat konduktif, maka R basis ≈ 0
Mengingat fakta bahwa R tentang " R h, kemudian
U h = AS f
Kontak seperti itu sangat berbahaya.
Kontak fase tunggal dalam jaringan dengan netral terisolasi. Arus yang mengalir melalui tubuh manusia (Gbr. 7) akan menutup di sirkuit: fase L 3 - tubuh manusia - lantai dan kemudian kembali ke jaringan melalui fase isolasi L 2 dan L 1 , mis. maka arus mengikuti sirkuit: fase isolasi L 2 - fase L 2 - netral (titik nol) dan fase isolasi L 1 - fase L 1 - netral (titik nol). Jadi, dalam rangkaian arus yang mengalir melalui tubuh manusia, isolasi fase dihidupkan secara seri dengannya. L 2 dan L 1 .
Beras. 7. Skema sentuhan fase tunggal dalam jaringan
dengan netral terisolasi
Resistansi isolasi fase Z telah aktif ( R) dan komponen kapasitif ( DARI).
R- mencirikan ketidaksempurnaan isolasi, mis. kemampuan insulasi untuk mengalirkan arus, meskipun jauh lebih buruk daripada logam;
DARI- kapasitansi fase relatif terhadap tanah ditentukan oleh dimensi geometris kapasitor imajiner, "pelat" yang merupakan fase dan tanah.
Pada R 1 = R 2 = R 3 = R f dan DARI 1 = DARI 2 = DARI 3 = DARI F arus yang mengalir melalui tubuh manusia:
di mana Z- impedansi isolasi kawat fase relatif terhadap tanah.
Jika kapasitansi fase diabaikan DARI f = 0 (jaringan udara kecil), maka:
karenanya besarnya arus tidak hanya bergantung pada resistansi orang tersebut, tetapi juga pada resistansi isolasi konduktor fase ke bumi.
Jika, misalnya, R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm, lalu
; U h= 0,0111000 = 110 V
Sentuhan bifasik. Dengan sentuhan dua fase (Gbr. 8), terlepas dari mode netral, seseorang akan berada di bawah tegangan listrik jaringan AS l dan menurut hukum Ohm:
pada AS l=380V: Saya= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Beras. 8. Skema sentuhan manusia dua fase
Kontak dua fase sangat berbahaya, kasus seperti itu relatif jarang dan biasanya merupakan akibat dari bekerja di bawah tegangan pada instalasi listrik hingga 1000 V, yang merupakan pelanggaran terhadap peraturan dan ketentuan.
Menyentuh kotak logam yang diberi energi. Menyentuh badan instalasi listrik (Gbr. 9), di mana fasa ( L 3) menutup kasus, sama saja dengan menyentuh fase itu sendiri. Oleh karena itu, analisis dan kesimpulan untuk kasus kontak satu fasa, yang dipertimbangkan sebelumnya, sepenuhnya berlaku untuk kasus gangguan tanah.
Beras. 9. Skema seseorang menyentuh logam
lambung di bawah tekanan