La sconfitta di una persona da parte della corrente a causa dell'influenza elettrica, cioè il passaggio di corrente attraverso una persona, è una conseguenza del suo contatto con 2 punti del circuito elettrico, tra i quali c'è una certa tensione. Il pericolo di un tale tocco è stimato, come sapete, dalla corrente che attraversa il corpo umano o dalla tensione sotto la quale si trova. Va notato che la tensione di contatto dipende da una serie di fattori: il circuito per collegare una persona a un circuito elettrico, la tensione di rete, il circuito della rete stessa, la modalità del suo neutro, il grado di isolamento della corrente- portando parti da terra, nonché la capacità delle parti che trasportano corrente rispetto a terra, ecc.
Di conseguenza, il suddetto pericolo non è univoco: in un caso l'inclusione di una persona in un circuito elettrico sarà accompagnata dal passaggio di piccole correnti attraverso di essa e non sarà molto pericolosa, in altri casi le correnti possono raggiungere valori significativi che può portare alla morte. Questo articolo discute la dipendenza del pericolo di includere una persona in un circuito elettrico, vale a dire, il valore della tensione di contatto e della corrente che scorre attraverso una persona, sui fattori elencati.
Questa dipendenza deve essere nota quando si valuta una particolare rete in base alle condizioni di sicurezza, scegliendo e calcolando le misure di protezione appropriate, in particolare la messa a terra, l'azzeramento, l'arresto di protezione, i dispositivi di controllo dell'isolamento della rete, ecc.
Allo stesso tempo, in tutti i casi, ad eccezione di quelli specificatamente stipulati, assumeremo che la resistenza della fondazione su cui poggia la persona (terra, pavimento, ecc.), nonché la resistenza delle sue scarpe, sono insignificanti e quindi possono essere presi uguali a zero.
Quindi, gli schemi più caratteristici per includere una persona in un circuito elettrico in caso di contatto accidentale con conduttori che trasportano corrente sono:
1. Commutazione tra due conduttori di fase del circuito,
2. Collegamento tra fase e terra.
Naturalmente, nella seconda opzione, si presume che la rete in questione sia elettricamente collegata a terra a causa, ad esempio, della messa a terra del neutro della sorgente di corrente o per uno scarso isolamento dei fili rispetto a terra, o per alla presenza di una grande capacità tra di loro.
Il contatto bifase è considerato il più pericoloso, poiché in questo caso viene applicata una tensione lineare di 380 volt al corpo umano e la corrente che passa attraverso il corpo non dipende dallo schema di rete e dalla sua modalità neutra.
I tocchi bifase si verificano molto raramente e sono principalmente associati al lavoro sotto tensione:
Su quadri elettrici, assiemi e linee aeree;
Quando si utilizzano dispositivi di protezione individuale difettosi;
Su apparecchiature con parti sotto tensione non schermate, ecc.
Il tocco monofase è generalmente considerato meno pericoloso, poiché la corrente che passa attraverso una persona in questo caso è limitata dall'influenza di una serie di fattori. Ma in pratica accade molto più spesso delle due fasi. Pertanto, l'argomento di questo articolo è l'analisi dei soli casi di contatto monofase nelle reti in esame.
In caso di scossa elettrica a una personaè necessario adottare misure per liberare la vittima dalla corrente e iniziare immediatamente a fornirgli il primo soccorso.
Rilascia una persona dall'azione della corrente il prima possibile, ma occorre prendere precauzioni. Se la vittima è in quota, devono essere prese misure per evitare che cada.
Toccando una persona che è eccitata pericoloso, e quando si eseguono operazioni di soccorso, alcune precauzioni devono essere rigorosamente osservate contro possibili scosse elettriche alle persone che eseguono questi lavori.
Maggior parte in modo semplice liberazione della vittima dalla corrente è spegnimento di un impianto elettrico o di quella parte di esso che una persona tocca. Quando l'installazione è spenta, la luce elettrica potrebbe spegnersi, quindi, in assenza di luce diurna, è necessario avere pronta un'altra fonte di luce: una lanterna, una candela, ecc.
Dopo il rilascio della vittima dalla correnteè necessario stabilire il grado di danno e, in base alle condizioni della vittima, fornirgli assistenza medica. Se la vittima non ha perso conoscenza, è necessario dargli riposo e se ci sono ferite o ferite (lividi, fratture, lussazioni, ustioni, ecc.), Deve essere prestato il primo soccorso prima dell'arrivo del medico o portato a la struttura medica più vicina.
Se la vittima ha perso conoscenza, ma la respirazione è preservata, è necessario adagiarla in modo uniforme e confortevole su un letto morbido: una coperta, vestiti, ecc., Slacciare il colletto, la cintura, rimuovere gli indumenti stretti, pulire la bocca dal sangue, muco, fornire aria fresca, annusare ammoniaca, cospargere con acqua, macinare e riscaldare il corpo.
In assenza di segni di vita (con morte clinica, non c'è respiro e polso, le pupille degli occhi sono dilatate a causa della carenza di ossigeno della corteccia cerebrale) o con respiro intermittente, la vittima deve essere rapidamente liberata dagli indumenti che limitano respirare, pulire la bocca e praticare la respirazione artificiale e il massaggio cardiaco.
La conoscenza dei processi che si verificano negli impianti elettrici consente agli ingegneri energetici di utilizzare in sicurezza apparecchiature di qualsiasi tensione e tipo di corrente, eseguire lavori di riparazione e Manutenzione impianti elettrici.
Le informazioni fornite nel PTB e nel PTE - i principali documenti creati dai migliori specialisti sulla base di un'analisi degli incidenti con persone colpite da fattori pericolosi che accompagna il lavoro dell'energia elettrica.
Circostanze e cause di una persona sotto l'influenza della corrente elettrica
I documenti di orientamento sulla sicurezza identificano tre gruppi di motivi per le scosse elettriche ai lavoratori:
1. avvicinamento involontario e non intenzionale a parti sottoposte a corrente con tensione a una distanza inferiore a quella sicura o toccandole;
2. emersione e sviluppo delle emergenze;
3. violazione delle prescrizioni contenute negli atti normativi che prescrivono le norme di comportamento dei lavoratori degli impianti elettrici esistenti.
La valutazione dei pericoli di lesioni umane consiste nel determinare mediante calcoli l'entità delle correnti che attraversano il corpo della vittima. In questo caso, è necessario tenere conto di molte situazioni in cui possono verificarsi contatti in punti casuali dell'impianto elettrico. Inoltre, la tensione applicata ad essi varia a seconda di molti motivi, tra cui le condizioni e le modalità di funzionamento del circuito elettrico, le sue caratteristiche energetiche.
Condizioni per la sconfitta di una persona dalla corrente di un impianto elettrico
Affinché la corrente scorra attraverso il corpo della vittima, è necessario creare un circuito elettrico collegandolo ad almeno due punti del circuito con una differenza di potenziale: la tensione. Le apparecchiature elettriche possono presentare le seguenti condizioni:
1. contatto simultaneo bifase o bipolare a poli diversi (fasi);
2. contatto monofase o unipolare con il potenziale del circuito, quando una persona ha un collegamento galvanico diretto con il potenziale di terra;
3. creazione accidentale di contatto con gli elementi conduttori dell'impianto elettrico, che sono stati eccitati a seguito dello sviluppo dell'incidente;
4. cadere sotto l'azione della tensione del gradino, quando si crea una differenza di potenziale tra i punti su cui si trovano contemporaneamente le gambe o altre parti del corpo.
In questo caso, può verificarsi un contatto elettrico della vittima con la parte che trasporta corrente dell'impianto elettrico, che è considerato dal PUE come un tocco:
1. dritto;
2. o indiretto.
Nel primo caso si crea per contatto diretto con una parte in tensione sotto tensione e nel secondo caso per contatto con elementi circuitali non isolati quando un potenziale pericoloso li attraversa in caso di incidente.
Per determinare le condizioni per il funzionamento sicuro di un impianto elettrico e predisporre un posto di lavoro per i lavoratori al suo interno, è necessario:
1. analizzare i casi di possibile creazione di percorsi per il passaggio della corrente elettrica attraverso il corpo del personale di servizio;
2. confrontare il suo valore massimo possibile con gli attuali standard minimi consentiti;
3. prendere una decisione sull'attuazione delle misure per garantire la sicurezza elettrica.
Caratteristiche dell'analisi delle condizioni di danno alle persone negli impianti elettrici
Per valutare la quantità di corrente che passa attraverso il corpo della vittima in una rete di tensione CC o CA, vengono utilizzati i seguenti tipi di designazioni per:
1. resistenze:
Rh - nel corpo umano;
R0 - per dispositivo di messa a terra;
Riz - strato isolante relativo al contorno del terreno;
2. correnti:
Ih: attraverso il corpo umano;
Iz - cortocircuito al contorno terrestre;
Uc - circuiti di correnti alternate dirette o monofase;
Ul - lineare;
Uf - fase;
Upr - tocco;
Ush - passo.
In questo caso, sono possibili i seguenti schemi tipici per collegare la vittima ai circuiti di tensione nelle reti:
1. CC a:
contatto unipolare del conduttore contatto con il potenziale isolato dal circuito di terra;
contatto unipolare del potenziale del circuito con un polo messo a terra;
contatto bipolare;
2. reti trifase a;
contatto monofase con uno dei conduttori potenziali (caso generalizzato);
contatto bifase.
Schemi di danno nei circuiti DC
Contatto umano unipolare con potenziale isolato da terra
Sotto l'azione della tensione Uc, una corrente Ih scorre attraverso una catena creata in serie del potenziale del conduttore inferiore, del corpo dell'infortunato (mano-piede) e del circuito di terra attraverso la doppia resistenza di isolamento del mezzo.
Contatto umano unipolare con potenziale di polo a terra
In questo schema, la situazione è aggravata dalla connessione al loop di terra di un filo potenziale con una resistenza R0 prossima allo zero e molto inferiore a quella del corpo della vittima e dello strato isolante dell'ambiente esterno.
L'intensità della corrente desiderata è approssimativamente uguale al rapporto tra la tensione di rete e la resistenza del corpo umano.
Contatto umano bipolare con potenziali di rete
La tensione di rete viene applicata direttamente al corpo della vittima e la corrente attraverso il suo corpo è limitata solo dalla sua insignificante resistenza.
Schemi generali di sconfitta nei circuiti a corrente alternata trifase
Creazione del contatto umano tra il potenziale di fase e la terra
Nel caso generale, c'è una resistenza tra ciascuna fase del circuito e il potenziale di terra e si crea una capacità. Il neutro degli avvolgimenti della sorgente di tensione ha una resistenza generalizzata Zн, il cui valore è in sistemi diversi il circuito di terra sta cambiando.
Le formule per calcolare le conducibilità di ciascun circuito e la corrente totale Ih attraverso la tensione di fase Uf sono presentate nell'immagine da formule.
Formazione del contatto umano tra due fasi
La massima grandezza e pericolo è la corrente che passa attraverso la catena creata tra i contatti diretti del corpo della vittima con i fili di fase. In questo caso, parte della corrente può passare lungo il percorso attraverso il terreno e la resistenza di isolamento del mezzo.
Caratteristiche del tocco bifasico
Nei circuiti CC e CA trifase, stabilire contatti tra due diversi potenziali è il più pericoloso. Con questo schema, una persona cade sotto l'influenza della massima tensione.
In un circuito con alimentazione a tensione costante, la corrente attraverso la vittima viene calcolata dalla formula Ih \u003d Uc / Rh.
In una rete trifase corrente alternata tale valore è calcolato dal rapporto Ih=Ul/Rh=√3 Uf/Rh.
Considerando che la resistenza elettrica media del corpo umano è di 1 kiloohm, calcoliamo la corrente che si verifica nella rete di tensione continua e alternata di 220 volt.
Nel primo caso sarà: Ih=220/1000=0.22A. Questo valore di 220 mA è sufficiente perché la vittima subisca una contrazione muscolare convulsiva, quando, senza un aiuto esterno, non è più in grado di liberarsi dagli effetti di un tocco accidentale: la corrente di mantenimento.
Nel secondo caso, Ih=(220 1.732)/1000\u003d 0,38 A. A questo valore di 380 mA sussiste un pericolo mortale di lesioni.
Prestiamo inoltre attenzione al fatto che in una rete a tensione alternata trifase, la posizione del neutro (può essere isolato da terra o viceversa - cortocircuitato) ha un effetto molto limitato sul valore della corrente Ih. La sua parte principale non passa attraverso il circuito di terra, ma tra i potenziali di fase.
Se una persona ha applicato mezzi di protezione che assicurano il suo isolamento affidabile dal circuito di terra, in una situazione del genere si riveleranno inutili e non aiuteranno.
Funzioni touch monofase
Rete trifase con neutro con messa a terra sorda
La vittima tocca uno dei fili di fase e cade sotto la differenza di potenziale tra lui e il circuito di terra. Tali casi si verificano più spesso.
Sebbene la tensione fase-terra sia inferiore a 1,732 volte quella linea-fase, un caso del genere rimane pericoloso. Le condizioni della vittima possono peggiorare:
modalità neutra e qualità della sua connessione;
resistenza elettrica dello strato dielettrico dei fili rispetto al potenziale di terra;
tipo di calzatura e sue proprietà dielettriche;
resistenza del suolo nel luogo della vittima;
altri fattori correlati.
Il valore della corrente Ih in questo caso può essere determinato dalla relazione:
Ih=Uf/(Ds+Rob+Rp+R0).
Ricordiamo che le resistenze: il corpo umano Rh, le scarpe Rb, il pavimento Rn e la messa a terra al neutro R0, sono prese in Ohm.
Più piccolo è il denominatore, più corrente viene generata. Se un dipendente indossa scarpe conduttive, ad esempio, i suoi piedi sono bagnati o le suole sono rivestite di chiodi metallici, e inoltre si trova su un pavimento metallico o su un terreno umido, allora possiamo supporre che Rb = Rp = 0. Ciò garantisce il caso più sfavorevole per la vita della vittima.
Ih=Uf/(Rh+R0).
Con una tensione di fase di 220 volt, otteniamo Ih \u003d 220 / 1000 \u003d 0,22 A. Oppure una corrente di pericolo mortale di 220 mA.
Ora calcoliamo l'opzione quando il dipendente utilizza dispositivi di protezione: scarpe dielettriche (Rb = 45 kOhm) e una base isolante (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0.0015 A.
Abbiamo un valore di corrente sicuro di 1,5 mA.
Rete trifase con neutro isolato
Non esiste un collegamento galvanico diretto tra il neutro della sorgente di corrente e il potenziale di terra. La tensione di fase viene applicata alla resistenza dello strato isolante Riz, che ha un valore molto elevato, che viene controllato durante il funzionamento e mantenuto costantemente in buone condizioni.
Il circuito del flusso di corrente attraverso il corpo umano dipende da questo valore in ciascuna delle fasi. Se prendiamo in considerazione tutti gli strati di resistenza corrente, il suo valore può essere calcolato con la formula: Ih=Uf/(Rh+Rb+Rp+(Riz/3)).
Nel caso più sfavorevole, quando si creano le condizioni di massima conducibilità attraverso scarpe e pavimento, l'espressione assumerà la forma: Ih=Uf/(Rh+(Riz/3)).
Se consideriamo una rete da 220 volt con uno strato di isolamento di 90 kOhm, otteniamo: Ih \u003d 220 / (1000 + (90000/3)) \u003d 0,007 A. Una tale corrente di 7 mA sarà ben percepita, ma non sarà in grado di fornire lesioni mortali.
Si noti che in questo esempio abbiamo deliberatamente omesso la resistenza del suolo e delle scarpe. Se vengono presi in considerazione, la corrente diminuirà fino a un valore sicuro, dell'ordine di 0,0012 A o 1,2 mA.
Conclusioni:
1. nei circuiti con neutro isolato, è più facile garantire la sicurezza dei lavoratori. Dipende direttamente dalla qualità dello strato dielettrico dei fili;
2. nelle stesse circostanze in cui si tocca il potenziale di una fase, un circuito con neutro messo a terra è il più pericoloso rispetto a uno isolato.
Si consideri il caso di toccare l'involucro metallico di un dispositivo elettrico, se l'isolamento dello strato dielettrico al potenziale di fase è rotto al suo interno. Quando una persona tocca questo corpo, una corrente fluirà attraverso il suo corpo fino a terra e quindi attraverso il neutro fino alla sorgente di tensione.
Il circuito di sostituzione è mostrato nell'immagine qui sotto. Il carico creato dal dispositivo ha resistenza Rn.
La resistenza di isolamento Riz insieme a R0 e Rh limita la corrente di contatto fase-fase. È espresso dal rapporto: Ih=Uf/(Rh+Riz+R®).
In questo caso, di norma, anche in fase di progetto, scegliendo i materiali per il caso in cui R0=0, cercano di rispettare la condizione: Riz> (Uf / Ihg) -Rh.
Il valore di Ihg è chiamato la soglia della corrente impercettibile, il cui valore una persona non sentirà.
Concludiamo: la resistenza dello strato dielettrico di tutte le parti conduttrici rispetto al contorno terra determina il grado di sicurezza dell'impianto elettrico.
Per questo motivo, tutte queste resistenze sono normalizzate e prese in considerazione nelle tabelle approvate. Allo stesso scopo, non sono le resistenze di isolamento stesse ad essere normalizzate, ma le correnti di dispersione che le attraversano durante il collaudo.
Tensione di passo
Negli impianti elettrici, per vari motivi, può verificarsi un incidente quando il potenziale di fase tocca direttamente il circuito di terra. Se su una linea elettrica aerea uno dei fili si rompe sotto l'influenza di vari tipi di carichi meccanici, allora proprio in questo caso si manifesta una situazione simile.
In questo caso, nel punto di contatto del filo con il terreno, si forma una corrente che crea una zona di diffusione attorno al punto di contatto, una piattaforma sulla cui superficie appare un potenziale elettrico. Il suo valore dipende dalla corrente di corto circuito Iz e dallo stato specifico del terreno r.
Una persona che si trova all'interno dei confini di questa zona cade sotto l'azione della tensione di gradino Ush, come mostrato nella metà sinistra dell'immagine. L'area della zona di diffusione è limitata dal contorno in cui il potenziale è assente.
Il valore della tensione di passo è calcolato con la formula: Ush=Uz∙β1∙β2.
Tiene conto della tensione di fase nel punto di diffusione della corrente - Uz, che è specificata dai coefficienti delle caratteristiche di diffusione della tensione β1 e dall'influenza della resistenza delle scarpe e delle gambe β2. I valori di β1 e β2 sono pubblicati nei libri di consultazione.
Il valore della corrente attraverso il corpo della vittima è calcolato con l'espressione: Ih=(Uz∙β1∙β2)/ Rh.
Sul lato destro della figura, in posizione 2, l'infortunato entra in contatto con il potenziale del filo cortocircuitato a terra. Essa è influenzata dalla differenza di potenziale tra il punto di contatto con la mano e il contorno del terreno, espressa dalla tensione di contatto Upr.
In questa situazione, la corrente è calcolata dall'espressione: Ih=(Uph.c.∙α )/ Rh
I valori del coefficiente di diffusione α possono variare entro 0÷1 e tengono conto delle caratteristiche che influenzano Upr.
Nella situazione considerata, si applicano le stesse conclusioni della creazione di un contatto monofase per i feriti nel normale funzionamento dell'impianto elettrico.
Se una persona si trova al di fuori dell'attuale zona di diffusione, si trova in una zona sicura.
L'inclusione di una persona nella rete elettrica può essere monofase e bifase. La commutazione monofase è una connessione di una persona tra una delle fasi della rete e la terra. La forza della corrente di impatto in questo caso dipende dalla modalità della rete neutra, dalla resistenza di una persona, scarpe, pavimento, isolamento di fase rispetto alla terra. La commutazione monofase si verifica molto più spesso e spesso causa lesioni elettriche nelle reti di qualsiasi tensione. Con la commutazione bifase, una persona tocca due fasi della rete elettrica. Con un collegamento bifase, la corrente che attraversa il corpo (corrente dannosa) dipende solo dalla tensione di rete e dalla resistenza del corpo umano e non dipende dalla modalità neutra del trasformatore di alimentazione di rete. Le reti elettriche sono suddivise in monofase e trifase. La rete monofase può essere isolata da terra o avere un filo di terra. Sulla fig. 1 mostra le possibili opzioni per connettere una persona a reti monofase.
Pertanto, se una persona tocca una delle fasi di una rete trifase a quattro fili con un neutro senza messa a terra, allora sarà praticamente sotto la tensione di fase (R3≤ RC) e la corrente che passa attraverso una persona durante il normale funzionamento di la rete praticamente non cambierà con un cambiamento nella resistenza di isolamento e nei cavi di capacità a terra.
L'effetto della corrente elettrica sul corpo umano
Attraversando il corpo, la corrente elettrica ha un effetto termico, elettrolitico e biologico.
L'azione termica si manifesta nelle ustioni della pelle o degli organi interni.
Durante l'azione elettrolitica, a causa del passaggio di corrente, si verifica la decomposizione (elettrolisi) del sangue e di altri fluidi organici, accompagnata dalla distruzione degli eritrociti e dai disturbi metabolici.
L'effetto biologico si esprime nell'irritazione e nell'eccitazione dei tessuti viventi del corpo, che è accompagnata da contrazioni convulsive spontanee dei muscoli, inclusi cuore e polmoni.
Esistono due tipi principali di scosse elettriche:
§ lesioni elettriche,
§ scosse elettriche.
Scosse elettriche può essere approssimativamente suddiviso in quattro livelli:
1. contrazioni muscolari convulsive senza perdita di coscienza;
2. con perdita di coscienza, ma con la conservazione della respirazione e della funzione cardiaca;
3. perdita di coscienza e compromissione dell'attività cardiaca o respiratoria (o entrambe);
4. morte clinica, es. mancanza di respirazione e circolazione.
La morte clinica è un periodo di transizione tra la vita e la morte, inizia dal momento in cui l'attività del cuore e dei polmoni si interrompe. Una persona che si trova in uno stato di morte clinica non mostra alcun segno di vita: non ha respiro, battito cardiaco, reazioni al dolore; Le pupille degli occhi sono dilatate e non reagiscono alla luce. Tuttavia, va ricordato che in questo caso il corpo può ancora essere rianimato se gli viene fornito un aiuto corretto e tempestivo. La durata della morte clinica può essere di 5-8 minuti. Se l'aiuto non viene fornito in modo tempestivo, si verifica la morte biologica (vera).
Il risultato di una scossa elettrica a una persona dipende da molti fattori. I più importanti sono l'entità e la durata della corrente, il tipo e la frequenza della corrente e le proprietà individuali del corpo.
Determinazione della resistenza di diffusione della corrente dei singoli conduttori di messa a terra e procedura per il calcolo del circuito di terra di protezione per apparecchiature tecnologiche fisse (GOST 12.1.030-81. SSBT. Messa a terra di protezione, azzeramento)
Implementazione di dispositivi di messa a terra. Esistono elettrodi di messa a terra artificiali, destinati esclusivamente a scopi di messa a terra, e parti conduttive naturali di terze parti che sono in contatto elettrico con il terreno direttamente o attraverso un mezzo conduttivo intermedio utilizzato per scopi di messa a terra.
Per gli elettrodi di messa a terra artificiali, vengono solitamente utilizzati elettrodi verticali e orizzontali.
Possono essere utilizzati come conduttori naturali di messa a terra: acqua e altri tubi metallici posati nel terreno (ad eccezione di condotte di liquidi infiammabili, gas infiammabili o esplosivi); tubi di rivestimento di pozzi artesiani, pozzi, pozzi, ecc.; strutture metalliche e in cemento armato di edifici e strutture che hanno collegamenti a terra; guaine di piombo di cavi posati nel terreno; palancole metalliche di strutture idrauliche, ecc.
Il calcolo della messa a terra protettiva mira a determinare i principali parametri di messa a terra: il numero, le dimensioni e l'ordine di posizionamento dei singoli conduttori di messa a terra e dei conduttori di messa a terra, ai quali le tensioni di contatto e di passo durante la fase di chiusura della custodia messa a terra non superano i valori consentiti .
Per calcolare la messa a terra sono necessarie le seguenti informazioni:
1) caratteristiche dell'impianto elettrico - tipo di impianto, tipi di apparecchiature principali, tensioni di esercizio, metodi di messa a terra dei neutri di trasformatori e generatori, ecc.;
2) schema di impianto elettrico indicante le dimensioni principali e la collocazione delle apparecchiature;
3) le forme e le dimensioni degli elettrodi, da cui si prevede di costruire il sistema di elettrodi di terra del gruppo progettato, nonché la profondità stimata della loro immersione nel terreno;
4) dati di misura della resistività del terreno nell'area in cui si intende realizzare l'impianto di dispersore e informazioni sulle condizioni meteorologiche (climatiche) in cui sono state effettuate tali misure, nonché le caratteristiche della zona climatica. Se si assume che la terra sia a due strati, allora è necessario disporre di misurazioni della resistività di entrambi gli strati della terra e dello spessore dello strato superiore;
5) dati sui conduttori di messa a terra naturali: quali strutture possono essere utilizzate a tale scopo e la resistenza alla loro diffusione di corrente, ottenuta mediante misura diretta. Se per qualche motivo è impossibile misurare la resistenza di un conduttore di messa a terra naturale, è necessario fornire informazioni per determinare tale resistenza mediante calcolo;
6) Corrente nominale di guasto a terra. Se la corrente è sconosciuta, viene calcolata con i soliti metodi;
7) valori calcolati delle tensioni di contatto (e di gradino) ammissibili e della durata della protezione, se il calcolo viene effettuato sulla base delle tensioni di contatto (e di gradino).
Il calcolo della messa a terra viene solitamente eseguito per i casi in cui l'elettrodo di terra è posizionato in un terreno omogeneo. Negli ultimi anni sono stati sviluppati e hanno iniziato ad essere applicati metodi ingegneristici per il calcolo dei conduttori di messa a terra nel terreno multistrato.
Quando si calcolano i conduttori di messa a terra in un terreno omogeneo, viene presa in considerazione la resistenza dello strato superiore del terreno (strato di cambiamenti stagionali) dovuto al congelamento o all'essiccazione del suolo. Il calcolo viene eseguito con un metodo basato sull'uso dei fattori di utilizzo della conducibilità dell'elettrodo di terra ed è quindi denominato metodo del fattore di utilizzo. Viene eseguito sia con progetti semplici che complessi di elettrodi di terra di gruppo.
Quando si calcolano i conduttori di messa a terra in una terra multistrato, di solito viene preso un modello di terra a due strati con le resistenze specifiche degli strati superiore e inferiore r1 e r2, rispettivamente, e lo spessore (potenza) dello strato superiore h1. Il calcolo viene effettuato con un metodo basato sulla presa in considerazione dei potenziali indotti sugli elettrodi che fanno parte del gruppo elettrodo di terra, e quindi denominato metodo dei potenziali indotti. Il calcolo dei conduttori di terra in terra multistrato è più laborioso. Tuttavia, fornisce risultati più accurati. Si consiglia di utilizzarlo per progetti complessi di messa a terra di gruppo, che di solito avvengono in impianti elettrici con neutro effettivamente messo a terra, ad es. in impianti con una tensione di 110 kV e oltre.
Quando si calcola un dispositivo di messa a terra in qualsiasi modo, è necessario determinare la resistenza richiesta per esso.
La determinazione della resistenza richiesta del dispositivo di messa a terra viene eseguita in conformità con il PUE.
Per installazioni con tensione fino a 1 kV, la resistenza del dispositivo di messa a terra utilizzato per la messa a terra di protezione delle parti conduttive esposte in un sistema di tipo IT deve soddisfare la condizione:
dove Rz è la resistenza del dispositivo di messa a terra, ohm; Upr.adm - tensione di contatto, il cui valore si presume sia 50 V; Iz è la corrente totale di guasto a terra, A.
Di norma, non è necessario accettare un valore di resistenza del dispositivo di messa a terra inferiore a 4 ohm. La resistenza del dispositivo di messa a terra fino a 10 Ohm è consentita se la condizione di cui sopra è soddisfatta e la potenza dei trasformatori e dei generatori che alimentano la rete non supera i 100 kVA, inclusa la potenza totale dei trasformatori e (o) dei generatori che funzionano in parallelo.
Per installazioni con tensioni superiori a 1 kV superiori a 1 kV, la resistenza del dispositivo di messa a terra deve corrispondere a:
0,5 ohm con neutro effettivamente messo a terra (cioè con elevate correnti di guasto a terra);
250 / Iz, ma non superiore a 10 ohm con neutro isolato (cioè a basse correnti di guasto a terra) e a condizione che il sezionatore di terra sia utilizzato solo per impianti elettrici con tensioni superiori a 1000 V.
In queste espressioni, Iz è la corrente nominale di guasto a terra.
Durante il funzionamento può verificarsi un aumento della resistenza alla diffusione della corrente del conduttore di terra superiore al valore calcolato, pertanto è necessario monitorare periodicamente il valore della resistenza del conduttore di terra.
Ciclo di terra
L'anello di terra è classicamente un gruppo di elettrodi verticali di piccola profondità collegati da un conduttore orizzontale, montato vicino all'oggetto a una distanza reciproca relativamente piccola l'uno dall'altro.
Come elettrodi di messa a terra in un tale dispositivo di messa a terra, veniva tradizionalmente utilizzato un angolo o rinforzo in acciaio lungo 3 metri, che veniva conficcato nel terreno con una mazza.
Come conduttore di collegamento è stata utilizzata una striscia di acciaio 4x40 mm, che è stata collocata in un fossato precedentemente preparato con una profondità di 0,5-0,7 metri. Il conduttore è stato collegato agli elettrodi di terra montati mediante saldatura elettrica oa gas.
Per risparmiare spazio, l'anello di terra viene solitamente "piegato" attorno all'edificio lungo le pareti (lungo il perimetro). Se guardi questo dispersore dall'alto, puoi dire che gli elettrodi sono montati lungo il contorno dell'edificio (da qui il nome).
Pertanto, l'anello di terra è un elettrodo di terra, costituito da diversi elettrodi (un gruppo di elettrodi) collegati tra loro e montati attorno all'edificio lungo il suo contorno.
I casi di scossa elettrica a una persona sono possibili solo quando il circuito elettrico è chiuso attraverso il corpo umano o, in altre parole, quando una persona tocca almeno due punti del circuito, tra i quali c'è una certa tensione.
Il pericolo di un tale tocco, stimato dall'entità della corrente che passa attraverso il corpo umano, o dalla tensione del tocco, dipende da una serie di fattori: il circuito per collegare una persona al circuito, la tensione di rete, il circuito della rete stessa, la modalità del suo neutro, il grado di isolamento delle parti che trasportano corrente da terra, nonché dal valore della capacità delle parti che trasportano corrente rispetto a terra, ecc.
Gli schemi per includere una persona in una catena possono essere diversi. Tuttavia, i più caratteristici sono due schemi di commutazione: tra due fili e tra un filo e terra (Fig. 68). Naturalmente, nel secondo caso, si presume che esista un collegamento elettrico tra la rete e la terra.
In relazione alle reti CA, il primo circuito viene solitamente chiamato commutazione bifase e il secondo monofase.
La commutazione bifase, ovvero una persona che tocca due fasi contemporaneamente, di norma è più pericolosa, poiché la tensione più alta in questa rete viene applicata al corpo umano - lineare, e quindi più corrente fluirà attraverso il persona:
dove Ih è la corrente che attraversa il corpo umano, A; UL \u003d √3 Uf - tensione lineare, ad es. tensione tra i fili di fase della rete, V; Uf - tensione di fase, ovvero la tensione tra l'inizio e la fine di un avvolgimento (o tra i fili di fase e neutro), V.
Riso. 68. Casi di inclusione di una persona in un circuito di corrente:
a - inclusione in due fasi; b, c - inclusioni monofase
È facile immaginare che la commutazione bifase sia ugualmente pericolosa in una rete con neutri sia isolati che a terra.
Con una connessione bifase, il pericolo di lesioni non diminuirà anche se la persona è isolata in modo affidabile da terra, ad es. stuoia.
La commutazione monofase avviene molto più spesso, ma è meno pericolosa della commutazione bifase, poiché la tensione sotto la quale si trova una persona non supera quella di fase, ovvero 1,73 volte inferiore a quella lineare. Di conseguenza, la corrente che passa attraverso la persona è inferiore.
Inoltre, il valore di questa corrente è influenzato anche dalla modalità neutra della sorgente di corrente, dalla resistenza di isolamento e dalla capacità dei fili rispetto al suolo, dalla resistenza del pavimento su cui si trova la persona, dalla resistenza delle sue scarpe, e alcuni altri fattori.
In una rete trifase a tre fili con neutro isolato, la corrente che passa attraverso una persona, quando si tocca una delle fasi della rete durante il suo normale funzionamento (Fig. 69, a), è determinata dalla seguente espressione in complesso modulo (A):
dove Z è l'impedenza complessa di una fase rispetto alla terra (Ohm):
qui r e C sono, rispettivamente, la resistenza di isolamento del filo (Ohm) e la capacità del filo (F) rispetto a terra (per semplicità si prendono uguali per tutti i fili della rete).
Riso. 69. Toccando una persona al filo di una rete trifase a tre fili con neutro isolato: a - in modalità normale; b - in modalità di emergenza
La corrente in forma reale è (A):
, (35)
Se la capacità dei fili rispetto alla terra è piccola, cioè C = 0, che di solito si verifica in reti aeree di piccola lunghezza, allora l'equazione (35) assumerà la forma
, (36)
Se la capacità è grande e la conduttività dell'isolamento è insignificante, ad es. r ≈ ∞, che di solito avviene nelle reti via cavo, quindi secondo l'espressione (35), la corrente attraverso una persona (A) sarà:
, (37)
dove xc \u003d 1 / wC - capacità, Ohm.
Dall'espressione (36) risulta che nelle reti con neutro isolato, che hanno una capacità insignificante tra i fili e la terra, il pericolo per una persona che tocca una delle fasi durante il normale funzionamento della rete dipende dalla resistenza di i fili rispetto a terra: all'aumentare della resistenza il pericolo diminuisce.
Pertanto, è molto importante garantire un'elevata resistenza di isolamento in tali reti e monitorarne le condizioni al fine di identificare ed eliminare tempestivamente i guasti.
Tuttavia, nelle reti con una grande capacità rispetto alla terra, il ruolo dell'isolamento del filo nel garantire la sicurezza del contatto viene perso, come si può vedere dalle equazioni (35) e (37).
Nella modalità di funzionamento di emergenza della rete, ad es. quando una delle fasi è stata messa in cortocircuito a terra attraverso una piccola resistenza gzm, la corrente attraverso una persona che ha toccato una fase sana (Fig. 69, b) sarà (A):
, (38)
e la tensione di contatto (V):
, (39)
Se assumiamo che rzm = 0 o almeno assumiamo che rzm< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
cioè, una persona sarà sotto tensione lineare.
In condizioni reali, gzm > 0, quindi, la tensione alla quale una persona che tocca una fase sana di una rete trifase con neutro isolato durante un periodo di emergenza sarà significativamente maggiore della fase e leggermente inferiore alla tensione lineare di il network. Pertanto, questo caso di contatto è molte volte più pericoloso del contatto con la stessa fase della rete durante il normale funzionamento.
lavorare [vedi equazioni (36) e (39), tenendo presente che r/3>rzm].
In una rete trifase a quattro fili con neutro messo a terra, la conduttività dell'isolamento e la capacità dei fili rispetto alla terra sono piccole rispetto alla conduttività della terra neutra, quindi quando si determina la corrente attraverso una persona che tocca la fase della rete, possono essere trascurati.
Nella normale modalità di funzionamento della rete, la corrente attraverso una persona sarà (Fig. 70, a):
, (41)
dove r0 è la resistenza di messa a terra neutra, Ohm.
Riso. 70. Una persona che tocca un filo di fase di una rete trifase a quattro fili con neutro messo a terra:
a - in modalità normale; b - in modalità di emergenza
Nelle reti ordinarie 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
Ne consegue che toccare una fase di una rete trifase con neutro a terra durante il suo normale funzionamento è più pericoloso che toccare una fase di una rete normalmente funzionante con neutro isolato [cfr. equazioni (36) e (41)], ma è meno pericoloso toccare la fase integra della rete con neutro isolato durante il periodo di emergenza [cfr. equazioni (38) e (41)], poiché in alcuni casi rzm può differire poco da r0.
Esistere vari schemi inclusione di una persona in un circuito di corrente elettrica:
Contatto monofase: toccare il conduttore di una fase di un impianto elettrico esistente;
Contatto bifase - contatto simultaneo con i conduttori di due fasi di un impianto elettrico esistente;
Toccare parti non conduttrici di impianti elettrici che sono sotto tensione a causa di danni all'isolamento;
Accensione della tensione di gradino - commutazione tra due punti della terra (suolo) che si trovano a potenziali diversi.
Considera gli schemi più caratteristici per includere una persona in un circuito di corrente elettrica.
Tocco monofase in una rete con un neutro saldamente messo a terra. La corrente che scorre attraverso il corpo umano ( io h) con un tocco monofase (Fig. 6) si chiude nel circuito: fase l 3 - corpo umano - base (pavimento) - messa a terra neutra - neutro (punto zero).
Riso. 6. Schema del contatto monofase nella rete
con neutro solidamente messo a terra
Secondo la legge di Ohm:
Dove R o - resistenza di messa a terra neutra,
R osn - resistenza di base.
Se la base (pavimento) è conduttiva, allora R base ≈ 0
Dato il fatto che R O " Rh, Quello
Uh = U F
Tale contatto è estremamente pericoloso.
Contatto monofase in rete con neutro isolato. La corrente che scorre attraverso il corpo umano (Fig. 7) si chiuderà in circuiti: fase l 3 - corpo umano - pavimento e poi ritorna alla rete attraverso l'isolamento di fase l 2 e l 1, cioè poi la corrente segue i circuiti: isolamento di fase l 2 - fase l 2 - neutro (punto zero) e isolamento di fase l 1 - fase l 1 - neutro (punto zero). Pertanto, nel circuito di corrente che scorre attraverso il corpo umano, gli isolamenti di fase vengono attivati \u200b\u200bin serie con esso. l 2 e l 1 .
Riso. 7. Schema di contatto monofase nella rete
con neutro isolato
Resistenza di isolamento di fase z ha attivo ( R) e componenti capacitivi ( CON).
R- caratterizza l'imperfezione dell'isolamento, ad es. la capacità dell'isolamento di condurre corrente, sebbene molto peggiore dei metalli;
CON- la capacità della fase rispetto alla terra è determinata dalle dimensioni geometriche di un condensatore immaginario, le cui "piastre" sono fasi e masse.
A R 1 = R 2 = R 3 = R f e CON 1 = CON 2 = CON 3 = CON F corrente che scorre attraverso il corpo umano:
Dove z- impedenza dell'isolamento del conduttore di fase rispetto a terra.
Se la capacità delle fasi viene trascurata CON f = 0 (reti aeree di piccola estensione), allora:
da cui ne consegue che l'entità della corrente dipende non solo dalla resistenza della persona, ma anche dalla resistenza dell'isolamento del conduttore di fase verso terra.
Se, per esempio, R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm, quindi
; Uh= 0,0111000 = 110 V
Tocco bifasico. Con un tocco bifase (Fig. 8), indipendentemente dalla modalità neutra, una persona sarà sotto la tensione di linea della rete U l e secondo la legge di Ohm:
A U l=380V: IO= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Riso. 8. Schema del tocco umano in due fasi
Il contatto bifase è estremamente pericoloso, tali casi sono relativamente rari e di solito sono il risultato di lavorare sotto tensione in impianti elettrici fino a 1000 V, il che costituisce una violazione delle norme e dei regolamenti.
Toccando una cassa di metallo che è eccitata. Toccando il corpo dell'impianto elettrico (Fig. 9), in cui la fase ( l 3) chiusa sul case, equivale a toccare la fase stessa. Pertanto, l'analisi e le conclusioni per i casi di contatto monofase, considerate in precedenza, si applicano pienamente al caso di guasto a terra.
Riso. 9. Schema di una persona che tocca un metallo
scafo in tensione