Тяжкість ураження електричним струмом багато в чому визначається схемою включення людини в ланцюг. Схеми що утворюються при контакті людини з провідником ланцюгів залежить від виду застосовуваної системи електропостачання.

Найбільшого застосування отримали чотирипровідні мережі напругою 380/220 В. Що це таке? Від джерела електричної енергії до споживачів йдуть чотири дроти, три з яких називаються фазними, а один – нульовим. Напруга між двома фазними проводами дорівнює 380В (така напруга називається лінійною), а між нульовим проводом і будь-яким із фазних проводів 220В (така напруга називається фазною).

Для живлення освітлювальних установок, телевізорів, холодильників використовується однофазна мережа - один фазний провід та нульовий провід (тобто 220 В). Найбільш поширені електричні мережі, у яких нульовий провід заземлений. Дотик до нульового дроту практично не становить небезпеки для людини; небезпечний лише фазний провід. Однак розібратися, який із двох проводів нульовий, складно - на вигляд вони однакові. Роблять це за допомогою спеціального приладу – визначника фази.

Розглянемо можливі схеми включення людини в електричний ланцюг при дотику до провідників струму однофазної (двопровідної) мережі. Найбільш рідкісним, але й найнебезпечнішим, є дотик людини до двох дротів чи провідників струму, з'єднаним із нею.

Припустимо, ви вирішили виконати ремонт електропроводки - ізолювати дроти, відремонтувати чи поставити нові розетку та вимикач, але забули знеструмити електромережу. Виконуючи монтажні роботи, ви торкнулися однією рукою фазного, а іншою нульового дроту. Через вас потече струм шляхом «рука-рука», тобто опір ланцюга буде включати тільки опір тіла. Якщо прийняти опір тіла в 1 кому (ця цифра зазвичай приймається при розрахунках), то за законом Ома через вас потече струм:

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

Це смертельно небезпечний струм. Тяжкість електротравми, і навіть ваше життя, залежатиме, перш за все, від того, як швидко ви звільнитесь від контакту з провідником струму (розірвете електричний ланцюг), бо час впливу в цьому випадку є визначальним.

При роботі з електропроводкою обов'язково відключіть електроживлення, а на вимикач повісьте запобіжну табличку: «Не вмикати – працюють люди», а краще поставте спостерігача.

Ураження електричним струмом може статися під час ремонту побутових електроприладів (пилососа, кавоварки, пральної машини), телерадіоапаратури. Ви добре знаєте, що працювати під напругою не можна і відключили електроживлення вимикачем на електроприладі. Однак напруга буде на вхідних контактах вимикача. У процесі роботи ви можете забути про це і доторкнутися до них або випадково натиснути на вимикач та увімкнути електрострум. Напруга на деяких елементах побутової апаратури може досягати великих величин. Наприклад, напруга, що подається на електронно-променеву трубку телевізора, монітора ПЕОМ досягає 15000-18000.

Ремонт електроприладів, теле- та радіоапаратури, електрообладнання можна виконувати тільки при вийнятій з розетки вилці пристрою.

Значно частіше трапляються випадки, коли людина однією рукою стикається з фазним дротом або частиною приладу, апарату, який електрично з'єднаний з ним.

Ви вирішили просвердлити отвір за допомогою електричного дриля. Дриль ви давно не користувалися, але вона була справна. Ваша робота може завершитися як успішно, так і закінчитися ураженням електричним струмом різної тяжкості – від легкого удару до смертельного результату. Чому це може статися? Ізоляція з часом старіє, при цьому її ізолюючі властивості погіршуються (зменшується електричний опір). Особливо швидко псується ізоляція при тривалому знаходженні в сирому приміщенні або агресивному середовищі (наприклад, у середовищі парів сірчаної кислоти). Струмопровідна пил, вода, що потрапили в дриль, можуть замкнути фазний провідник на корпус (рукоятку) дриля. Ізоляцію проводів, що підводять, може погризти миша. Якщо корпус електродриля металевий - ви фактично стикаєтеся з фазним проводом, якщо пластмасовий - електричний контакт може мати місце при порушенні цілісності корпусу (тріщини) або мокрому корпусі.

Як потече струм через людину, і який електричний ланцюг утворюється? Якщо друга рука лежить також на корпусі дриля або стосується будь-яких інших провідних предметів, струм потече шляхом «рука - ноги». Струм через людину, взуття, основу (підлогу), залізобетонні конструкції будівлі стікатиме в землю і через неї на нульовий провід (адже нульовий провід заземлений). Утворюється замкнутий електричний ланцюг, величина струму в якому визначатиметься його сумарним електричним опором. Якщо ви в ізолюючому сухому взутті (шкіряному, гумовому) стоїте на сухій дерев'яній підлозі, опір ланцюга буде великим, а сила струму за законом Ома невеликий.

Наприклад, опір підлоги 30 кОм, шкіряного взуття 100 кОм, опір людини 1 кОм. Струм, який потече через людину:

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

Цей струм близький до порогового відчутного струму. Ви відчуєте перебіг струму, припиніть роботу, усуньте несправність.

Якщо ви стоїте на вологій землі босоніж, через тіло потече струм:

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

Цей струм може спричинити порушення в роботі легенів та серця, а при тривалому впливі та смерть. Якщо ви стоїте на вологому ґрунті в сухих та цілих гумових чоботях, через тіло потече струм:

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

Перебіг такого струму ви можете не відчути. Але невелика тріщина чи прокол на підошві чобіт може різко зменшити опір гумової підошви та зробити роботу небезпечною.

Перед тим як приступити до роботи з електричними пристроями (особливо тривалий час, що не перебувають в експлуатації), їх необхідно ретельно оглянути на предмет відсутності пошкоджень ізоляції. Електроустрою необхідно протерти від пилу і, якщо вони вологі, просушити. Мокрі електричні пристрої не можна експлуатувати! Електричний інструмент, прилади, апаратуру краще зберігати в целофанових мішках, щоб унеможливити попадання в них пилу або вологи. Працювати треба у сухому взутті. Якщо надійність електричного пристрою викликає сумніви, треба підстрахуватись - підкласти під ноги сухий дерев'яний настил або гумовий килимок. Можна використовувати гумові рукавички.

Інша схема протікання струму виникає тоді, коли ваша друга рука стосується добре провідного предмета, електрично з'єднаного із землею. Це може бути водопровідна труба, опалювальна батарея, металева стінка гаража тощо. Струм протікає шляхом найменшого електричного опору. Зазначені предмети практично коротко пов'язані із землею, їх електричний опір дуже мало. Шлях протікання струму через тіло в даному випадку – «рука-рука», тобто практично збігається з випадком одночасного дотику руками до двох дротів – фазного та нульового. Як показано раніше, струм може досягти величини 220 мА, тобто. смертельно небезпечний. У сирому приміщенні навіть дерев'яні конструкції стають добре провідними електричним струмом.

Робота в сирих приміщеннях, за наявності поблизу людини добре провідних предметів, з'єднаних із землею, становить виключно високу небезпеку і вимагає дотримання підвищених заходів електробезпеки. Часто в таких приміщеннях використовують знижену напругу - 36 і 12 вольт.

При роботі з електричними пристроями не торкайтеся предметів, які можуть бути електрично з'єднані із землею.

Ми розглянули далеко не всі можливі схеми електричних мереж та варіанти дотику. На виробництві ви можете мати справу з складнішими схемами електропостачання, що знаходяться під значно більшими напругами, а значить, і більш небезпечними. Однак основні висновки та рекомендації для забезпечення безпеки практично такі самі.

Запитання вихідного контролю.

1. Який дотик до провідників, які перебувають під напругою, є найбільш небезпечним для людини?

2. Чому дотик рукою до предметів, з'єднаних із землею (наприклад, водопровідною трубою), при роботі з електричними пристроями різко збільшує небезпеку ураження струмом?

3. Чому при ремонті електричної апаратури слід виймати електричну вилку з розетки?

4. Навіщо під час роботи з електричними пристроями необхідно одягати взуття?

5.Як можна зменшити небезпеку ураження електричним струмом?

6. Яких правил електробезпеки слід дотримуватись при експлуатації електричних пристроїв?

7. Чоловік, перебуваючи у ванні, заповненій водою, вирішив поголитися електричною бритвою. Що може статися і якою є небезпека ураження чоловіка електричним струмом?

8. Дівчина прийняла ванну і, стоячи босоніж на мокрій кахельній підлозі, вирішила посушити голову феном. Оцініть небезпеку та можливі наслідки.

9. Розкажіть про випадки ураження електричним струмом, що сталися з вами чи іншими людьми. У чому причина поразки та які правила електробезпеки були порушені?

10. За завданням вчителя, який задає параметри мережі та схему дотику людини до проводів або предметів, що знаходяться під напругою, оцініть небезпеку ураження електричним струмом.

І.На автомобілях використовується постійний електричний струм напругою 12В. Негативний полюс автомобіля з'єднаний з кузовом автомобіля, позитивний - із ізольованою електропроводкою. Оцініть небезпеку такого струму для людини.

Короткий шлях http://bibt.ru

9.2. Схеми можливого включення людини до ланцюга електричного струму.

У процесі експлуатації електроустановок не виключена можливість випадкового дотику людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. Дотик буде найбільш небезпечним, якщо людина стоїть на землі або провідній підставі (підлога, майданчик) і взуття має деяку електропровідність.

Дотик людини до струмоведучих частин може бути однофазним (однополюсним у ланцюгах постійного струму) або двофазним (двополюсним). В обох випадках утворюється електричний ланцюг, однією з ділянок якого виявиться тіло людини. Шлях струму через людину в першому випадку може бути «рука – ноги». У другому випадку – «рука – рука». Можливі й інші схеми включення людини в електричний ланцюг, наприклад, при торканні струмопровідних частин особою, шиєю, спиною та ін. або включення «нога - нога».

При двофазному (двополюсному) включенні людина виявляється під повною робочою напругою електроустановки і струм, що проходить через нього, буде дорівнювати

I чол = U л / R чол, (9.1)

де U л – лінійна напруга; R чол – опір тіла людини.

При однополюсному (однофазному) дотику, що зустрічається частіше, струм, що протікає через людину, залежатиме не тільки від напруги електроустановки та опору тіла людини, а й від інших факторів: режиму нейтралі джерела живлення, стану ізоляції мережі, стану (електропровідності) підлоги, взуття людини, вологості повітря та ін.

Проходження струму через людину є наслідком його дотику не менше, ніж до двох точок електричного ланцюга, між якими є деяка різниця потенціалів (напруга).

Небезпека такого дотику є неоднозначною і залежить від ряду факторів:

схеми включення людини в електричний ланцюг;

напруги мережі;

схеми самої мережі;

режиму нейтралі мережі;

ступеня ізоляції струмовідних частин від землі;

ємності струмопровідних частин щодо землі.

Класифікація мереж напругою до 1000 В

Однофазні мережі

Однофазні мережі розділяться на двопровідні та однопровідні.

Двопровідні

Двопровідні мережі діляться на ізольовані від землі та із заземленим проводом.

Ізольовані від землі

Із заземленим дротом

Дані мережі широко використовуються у народному господарстві, починаючи з живлення малою напругою переносного інструменту та закінчуючи живленням потужних однофазних споживачів.

Однопровідні

У разі однопровідної мережі роль другого дроту виконує земля, рейка і т.д.

Однофазна мережа. Однопровідна

Основне застосування ці мережі отримали в електрифікованому транспорті (електровози, трамваї, метро тощо).

Трифазні мережі

Залежно від режиму нейтралі джерела струму та наявності нейтрального або нульового провідника можуть бути виконані за чотирма схемами.

Нейтральна точка джерела струму- точка, напруги на якій щодо всіх фаз однакові за абсолютним значенням.

Нульова точка джерела струму- Заземлена нейтральна точка.

Провідник, приєднаний до нейтральної точки, називається нейтральним провідником (нейтраллю), а до нульової точки - нульовим провідником.

1. Трипровідна мережа із ізольованою нейтраллю

2. Трипровідна сісти із заземленою нейтраллю

3. Чотирьох провідна мережа із ізольованою нейтраллю

4. Чотирьох провідна мережа із заземленою нейтраллю

При напрузі до 1000В нашій країні використовуються схеми «1» і «4».

Схеми включення людини в електричний ланцюг

Двофазний дотик- між двома фазами електричної мережі. Як правило, найбільш небезпечне тому, що має місце бути лінійна напруга. Однак ці випадки досить рідкісні.

Однофазний дотик- між фазою та землею. При цьому передбачається наявність електричного зв'язку між мережею та землею.

Докладніше про схеми включення людини в ланцюг див. Долін П.А. Основи техніки безпеки у електроустановках.

Однофазні мережі

Ізольована від землі

Нормальний режим

Чим краща ізоляція проводів щодо землі, тим менша небезпека однофазного дотику до дроту.
Дотик людини до дроту з великим електричним опором ізоляції є більш небезпечним.

Аварійний режим

При замиканні дроту на землю людина доторкнулась до справного дроту, виявляється під напругою, що дорівнює майже повній напругі лінії, незалежно від опору ізоляції проводів.

Із заземленим дротом

Дотик до незаземленого дроту

У цьому випадку людина виявляється практично під повною напругою мережі.

Дотик до заземленого дроту

У нормальних умовах дотик до заземленого дроту практично не є небезпечним.

Дотик до заземленого дроту. Аварійний режим роботи

При короткому замиканні напруга на заземленому дроті може досягати небезпечних значень.

Трифазні мережі

З ізольованою нейтраллю

Нормальний режим

Небезпека дотику визначається повним електричним опором проводів щодо землі, із збільшенням опору, небезпека дотику зменшується.

Аварійний режим

Напруга дотику практично дорівнює лінійному напрузі мережі. Найнебезпечніший випадок.

Із заземленою нейтраллю

Нормальний режим

Людина у разі виявляється майже під фазним напругою мережі.

Аварійний режим

Величина напруги дотику лежить між лінійною та фазною напругою, залежить від співвідношення між опором замикання на землю та опором заземлення.

Заходи забезпечення електробезпеки

Виключення контакту людини з струмопровідними частинами.
Релаїзується за допомогою розташування струмопровідних частин у недосяжних місцях (на висоті, кабельних каналах, коробах, трубах і т.д.)

Використання малої напруги (12, 24, 36 В).
Наприклад, для живлення ручного інструменту у приміщеннях з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом.

Використання подвійної ізоляції.
Наприклад, виконання корпусу електроустановки з діелектрика.

Застосування засобів індивідуального захисту.
Перед застосуванням ЗІЗ необхідно обов'язково переконатися в їх справності, цілісності, а також перевірити терміни попередньої та подальшої перевірки інструменту.

Основні захисні засобизабезпечують безпосередній захист від ураження електричним струмом.
Додаткові захисні засобине можуть самостійно забезпечити безпеку, але можуть допомогти при використанні основних засобів.

Контролює ізоляцію обладнання та мереж.
- вихідний контроль.
– Плановий.
- Позачерговій тощо.

Захисний поділ мереж.
Дозволяє зменшити ємність ліній поблизу споживачів електричної енергії.

Захисне заземлення - навмисне електричне з'єднання металевих нетоковедущих частин, що можуть опинитися під напругою, із землею або її еквівалентом (популярно про заземлення на geektimes.ru).

У мережах до 1000 У захисне заземлення застосовується в мережах з ізольованінейтраллю.
Принцип дії полягає у зменшенні до безпечного значення напруги дотику.

Коли заземлення неможливе, з метою захисту вирівнюють потенціал основи на якому стоїть людина та обладнання шляхом підвищення. Наприклад, з'єднання ремонтного кошика із фазним провідником ЛЕП.

Заземлювачі поділяються на:
a. Штучні, призначені для цілей заземлення безпосередньо.
b. Природні, які у землі металеві предмети іншого призначення, які можна використовувати як заземлителей. Винятки за критерієм вибухопожежонебезпеки (газопроводи і т.д.).

Опір заземлення має бути трохи більше кількох Ом. При цьому згодом у результаті корозії опір заземлювача зростає. Тому його величина має періодично контролюватись (зима/літо).

Захисне занулення - навмисне з'єднання металевих нетоковедущих частин, які можуть опинитися під напругою, з багаторазово заземленим нульовим захисним провідником.

Область застосування - електроустановки із заземленою нейтраллю з напругою до 1000В.

Принцип дії - перетворення замикання на корпус обладнання однофазне коротке замикання, з наступним відключенням обладнання з перевищення максимально допустимої сили струму.

Струмовий захист реалізується або за допомогою автоматичних вимикачів, або плавких запобіжників. Особливу увагунеобхідно приділити вибору товщини нульового захисного дроту, достатньої проведення струму короткого замикання.

Застосування ПЗВ (пристроїв захисного відключення).

Даний вид захисту спрацьовує, коли струми вхідний і що виходить у контурі, що відстежується, не збігаються за величиною тобто, коли має місце бути витік струму. Наприклад, при дотику людини до фазного дроту, частина струму йде повз основний контур в землю, що і викликає відключення живлення обладнання в контрольованому контурі. Детальніше, .

У процесі експлуатації електроустановок не виключена можливість дотику людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. У більшості випадків небезпечний дотик до струмоведучих частин трапляється, коли людина стоїть на землі, а взуття П має деяку електропровідність.

В умовах туристичного комплексу найбільш типовими є дві схеми включення тіла людини в електричний ланцюг: Між двома проводами 1 між проводом і землею. У трифазних мережах змінного струмуперша схема називається – двофазним включенням, а друга – однофазним. У готельному господарстві, крім трифазних мереж змінного струму, широко застосовуються однофазні живлення різних побутових приладів (пилососів, холодильників, прасок).

Схема включення людини в однофазну двопровідну мережу, ізольовану від землі, наведено на рис. 4.1.

Мал. 4.1. Дотик людини до дроту двофазної однофазної мережі при режимі її роботи: а - нормальному; б – аварійному; А, N – позначення проводів.

Подібні мережі виходять за допомогою розподільчих трансформаторів. При нормальному режимі роботи та якісній ізоляції проводів дотик до одного з них зменшує небезпеку ураження електричним струмом.

При аварійному режимі (рис.4.1 б), коли один із проводів замкнений на землю, ізоляція його виявляється шунтируемой опором замикання проводу на землю, яке як завжди настільки мала, що може бути прийнято рівним нулю. Для створення однофазних двопровідних мереж заземленим проводом застосовують однофазні трансформатори, а для отримання напруги 220 Внутрішньофазні мережі приєднуються до фазного та нульового проводів. В обох випадках виникає електричне коло, однією з ділянок якого є тіло людини. Шлях струму через тіло людини в першому випадку може бути "рука-нога", а в другому - "рука-рука". Можливі й інші випадки включення людини в електричний ланцюг, наприклад, торкання струмопровідних частин особою, головою, шиєю або включення по дорозі струму "нога - нога".

Трифазні чотирипровідні мережі із заземленою нейтраллю. При двофазному (двополюсному) зіткненні людина виявляється під повною робочою напругою установки. При однополюсному дотику, який буває частіше, струм залежить не тільки від напруги установки та опору тіла людини, а й від режиму нейтралі, стану ізоляції мережі, підлоги, взуття людини.

Розглянемо особливості різноманітних електричних мереж. У туристському комплексі поширені чотири провідні мережі з наглухо заземленою нейтраллю напругою до 1000 В, наприклад 380/220 В. Джерелом харчування служить трифазний трансформатор, що понижує, вторинні обмоткиякого з'єднані "зіркою". Наглухо заземлена нейтраль вторинної обмотки понижуючого трансформатора (наприклад, 1000/400 В) обумовлює режим, при якому напруга будь-якої фази вторинної мережі щодо землі не перевищує фазної напруги, тобто для трансформатора з вторинною напругою 400 В вона буде не більше 230 В (у споживача 220 В). Крім того, у разі порушення ізоляції між первинною та вторинною обмотками при робочому заземленні нейтралі найвища напруга, переходить до вторинної мережі по відношенню до землі, значно знижується завдяки невеликому опору заземлення нейтралі (2,4,8 Ом і більше для напруги 660, 380 та 220 У трифазній мережі (Держстандарт 12.1.030-81)).

Спрощена схема, яка пояснює однополюсний дотик людини до чотирипровідної мережі з глухим заземленням нейтралі джерела живлення (трансформатора чи генератора), представлена ​​на рис. 4.2.

Мал. 4.2. Однофазне включення людини до мережі з наглухо заземленою нейтраллю джерел живлення (трансформатора).

Через мале опір розтікання струму робочого заземлення нейтралі проти опором тіла людини воно дорівнює нулю. Дотик людини, яка стоїть на землі (або на заземленій конструкції, підлозі), обумовлює замкнутий електричний ланцюг: обмотка джерела живлення – провід лінії – тіло людини – земля – провід – робоче заземлення – обмотка джерела. На ділянці ланцюга "тіло людини" на нього діє фазна напруга мережі 220 В. Якщо при цьому взуття людини електропровідне, то підлога або конструкція, на якій вона стоїть, також будуть електропровідними, і практично вся напруга буде прикладена до людини шляхом "рука" – ноги”. Якщо в несприятливих умовах опір тіла людини буде 1000 Ом, через неї пройде струм, рівний 220 мА, що смертельно небезпечно для неї. Якщо ж опір взуття та підлоги у сумі виявляться порівнянними з опором тіла людини, то струм через нього буде меншим. Наприклад, при великому опорі ділянки "взуття - підлога" (10000 Ом) струм через людину буде 20 мА. тобто значно менш небезпечним, але викликає біль, судоми, а деяких випадках неможливість потерпілого самостійно звільнитися від дії струму. Це доводить, що однофазний дотик людини до мережі із наглухо заземленою нейтраллю завжди небезпечний.

На практиці експлуатації електроустановок можливі випадки замикання на землю струмопровідних частин, наприклад, через корпус електроприймача або металеву конструкцію електропроводки. Якщо таке замикання виявиться глухим, тобто малий перехідний опір, то встановлення через однофазне коротке замикання відключається максимальним струмковим захистом (перегоряє плавка вставка запобіжника або відключається автоматичний вимикач). Після цього нормальний режим роботи іншої електромережі відновлюється.

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струму при аварійному режимі роботи виробничих та побутових електроустановок у туркомплексах напругою до 1000 В та частотою 50 Гц не повинні перевищувати значень, зазначених у табл. 4.1 (Держстандарт 12.1.038-82).

Таблиця 4.1.

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струму

	Нормована величина		Тривалість дії струму, з	Нормована величина

Трифазні мережі із ізольованою від землі нейтраллю.

Розміщення електричної енергії на другий ступінь електропостачання виробничих підприємств, міст та селища здійснюється за допомогою кабельних (у містах), або повітряних (у селищах) ліній при номінальній напрузі електроприймачів (знижувальних трансформаторів підприємств, житлових масивів) за 6. 10 або 35 кВ. Ці електричні мережі роблять із ізольованими від землі нейтралями I фазами джерел живлення (трансформаторів районних підстанцій енергосистеми) або нейтралями, заземленими через значні індуктивні опори, включаються зменшення ємності складового струму однофазного замикання на землю.

При однофазному замиканні на землю в мережі з ізольованою від землі нейтраллю в місці замикання на землю протікатиме струм, викликаний робочою напругою установки та провідністю фаз щодо землі.

Мережах із ізольованою нейтраллю досить ефективні при порівняно невеликій їх протяжності. І тут ємність проводів щодо землі ми можемо прийняти рівної нулю, а опір проводів досить великим.

На рис. 4.3 показано включення людини у трифазних мережах із ізольованою нейтраллю.

Мал. 4.3. Дотик людини до проводу трифазної 3-провідної мережі з ізольованою нейтраллю за нормального режиму роботи А. В, С - позначення проводів.

У мережах із ізольованою нейтраллю при нормальній роботі небезпека ураження електричним струмом людини, доторкнулася до однієї з фаз. залежить від опору провідника щодо землі, тобто із збільшенням опору небезпека зменшується.

Захисне заземлення - один із захисних заходів проти ураження людини електричним струмом при дотику до металевих НЕ струмопровідних частин із пошкодженою ізоляцією (наприклад, замикання на корпус). Мета такого заземлення полягає у навмисному електричному з'єднанні із землею або ТЕ еквівалентом металевих НЕ струмопровідних частин, які можуть опинитися під напругою, за допомогою заземлених пристроїв (сукупність заземлювача та заземлюючих провідників). Як заземлювач служить один або кілька металевих електродів (наприклад, сталевих стрижнів, труб), які знаходяться в землі, забезпечуючи досить малий перехідний опір. Опір заземленого пристрою називають сумарним опором, що складається з опору розтікання струму заземлення та опору заземлених провідників.

Розглянемо дію захисного заземлення. Якщо корпус електродвигуна (апарата оболонки кабелю) не має надійного з'єднання із землею і внаслідок пошкодження ізоляції має контакт із струмопровідною частиною, то станеться однофазне включеннялюдини в ланцюг ланцюга.

У мережі при замиканні корпус виникає однофазне замикання на землю.

Внаслідок відносно невеликого струму, що протікає на землю, встановлені захистомне відключиться і надалі працюватиме в аварійному режимі. Але через корпус машини чи апарату з пошкодженою ізоляцією протікати струм, і між корпусом 1 землею з'явиться напруга щодо землі (рис. 4.4).

Мал. 4.4. Замикання на корпус електродвигуна, підключеного до мережі ізольованою нейтраллю.

Людина, яка опиниться під напругою дотику, може бути значною і залежить від того, де знаходяться ноги людини, а також від електричної провідності (опіру) взуття. Як завжди напруга дотику менше напруги щодо землі.

Таким чином, розмір величини напруги заземленого корпусу щодо землі, а отже, і напруга дотику залежить від опору землі, і напруга дотику залежить від опору заземленого пристрою. Для того, щоб напруга дотику була по можливості малою, потрібно мати малий опір заземленого пристрою. Електроустановок не заземлюють при напрузі 42 і нижче змінного струму 1 110 і нижче постійного струму у всіх приміщеннях та умовах роботи без підвищеної небезпеки.

Частини електроустаткування, що підлягають заземленню. Заземлення підлягають: корпуси електричних машин, трансформаторів, апаратів; приводи електричних апаратів та вторинні обмотки зварювальних трансформаторів; каркаси розподілених щитів, щити управління, освітлювальних та силових шаф; металевих конструкцій розподілених пристроїв кабельних ліній Заземленню не підлягають: арматура підвісних та опорних ізоляторів; кронштейни та освітлювальна арматура при встановленні їх на дерев'яних опорах та конструкціях; електрообладнання встановлено на металевих заземлених конструкціях, якщо в місцях контакту з ними металевих НЕ струмопровідних частин електрообладнання забезпечено надійний електричний контакт. Не підлягають заземленню корпусу електровимірювальних приладів і реле, встановлених на щитах, в шафах 1 стінках камер розподільчих пристроїв; корпуси електроприймачів з подвійною або посиленою ізоляцією, наприклад, електродриль, пральних машин, електробритв.

Замуленням в електроустановках та мережах напругою до 1000 В називається навмисне електричне з'єднання металевих неткопровідних елементів установки, нормально ізольованих від струмопровідних частин, які не знаходяться під напругою (корпуси електроустаткування, кабельних конструкцій), з нульовим захисним провідником.

Нульовим захисним провідником в електроустановках напругою до 1000 є провідник, що з'єднує занулені частини (корпусу електрообладнання) з наглухо заземленою нейтраллю точкою обмотки джерела струму (генератора або трансформатора) або її еквівалентом (Держстандарт 12.1.030-911).

В електроустановках з наглухо заземлений нульовим проводом при замиканні на занулені металеві конструкційні неструмопровідні частини повинно бути забезпечене автоматичне відключення обладнання з пошкодженою ізоляцією, оскільки при цьому виникає однофазне коротке замикання.

Нульові захисні проводи, що заземлюють безпосередньо в джерелах живлення, тобто на підстанціях або електростанціях. Крім основного робочого заземлення нейтралі, слід виконувати повторні заземлення нульового дроту в мережі, знижує загальний опір заземлення нейтралі та служить резервним заземленням при обриві нульового заземлення дроту (рис. 4.5).

Мал. 4.5. Принципова схемазахисного замулення: 1 - електроустановка; 2 - максимальний струменевий захист

Повторні заземлення на повітряних лініях роблять через кожні 250 м їх довжини, на їхніх кінцях, біля розгалужень і відгалужень від магістралей високовольтних ліній при довжині відгалужень 200 м 1 більше, а також у введення повітряних магістралей до будинку.

При електропостачанні по кабельних лініях напругою 380/220 В повторне заземлення нульового дроту виконується у введенні до приміщень, в яких передбачається пристрій занулення електроприладів. Усередині цих приміщень має бути магістраль повторного заземлення нульового дроту, до якої приєднується належні занулення об'єкти.

Для повторного заземлення нульового дроту слід по можливості використовувати природні заземлювачі, крім мереж постійного струму, де повторні заземлення повинні бути з використанням тільки штучних заземлювачів. Опір заземлювального пристрою кожного з повторних заземлень не повинен перевищувати 10 Ом.

Враховуючи, що по нульовому проводу навіть при нерівномірному навантаженні проходить струм, значно менше, ніж у фазних проводах, переріз нульового робочого проводу для чотирьох провідних магістралей вибирається рівним приблизно половині перетину фазних проводів. В однофазних відгалуженнях від магістралей фаза - нуль перетину нульового дроту має бути таким самим, як і фазного, оскільки по ньому проходить струм, який дорівнює струму фазного дроту.

Опір занулених проводів має бути настільки малим, щоб при замиканні фази на корпус струм однофазного короткого замикання був достатній для миттєвого спрацьовування максимального струмового захисту. Відповідно до ПУЕ. струму ланцюга фаза - нуль при замиканні на корпус повинен не менше ніж у 3 рази перевищувати номінальний струм відповідного плавкого запобіжника.

При захисті електроустановки автоматичним вимикачем занулюючих провід вибирають з таким розрахунком, щоб у петлі фаза - нуль забезпечити струм короткого замикання, який не перевищує вставку струму спрацьовування вимикача в 14 рази.

Удвох провідних відгалуженнях фаза - нуль, які живлять однофазні електроприймачі, захисний апарат (запобіжник, однополюсні вимикачі) встановлюють лише на фазному дроті, якщо в цьому відгалуженні є частини, що підлягають зануленню. З метою електробезпеки при монтажі лампових патронів фазний провід приєднується до центрального контакту патрона (п'яти), а нульовий - до різьбової частини патрона. Це застерігає від нещасного випадку при випадковому дотику до цоколя лампи (наприклад, під час заміни П) без відключення від мережі. При зануленні до освітленої арматури слід приєднати окремі відгалуження від нульового дроту, а не користуватися з цією метою струмопровідним нульовим дротом.

Схеми включення ланцюг ланцюга можуть бути різними. Однак найбільш характерними є схеми включення: між двома фазами та між однією фазою та землею (рис.1). Зрозуміло, у другому випадку передбачається наявність електричного зв'язку між мережею та землею.

Перша схема відповідає двофазному дотику, друга - однофазному.

Напруга між двома провідними частинами або між провідною частиною та землею при одночасному дотику до них людини або тварини називається напругою дотику (U пр).

Двофазний дотик, за інших рівних умов, є більш небезпечним, оскільки до тіла людини прикладається найбільша в цій мережі напруга - лінійна, а Струм через людину, виявляючись незалежним від схеми мережі, режиму нейтралі та інших факторів, має найбільше значення:

де
- лінійну напругу, тобто. напруга між фазними проводами мережі,;

U ф - фазне напруження, тобто. напруга між початком і кінцем однієї обмотки джерела струму (трансформатора або генератора) або між фазним та нульовим проводами мережі,;

R h- Опір тіла людини, Ом.

Мал. 6.1. Випадки дотику людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою: а - двофазне включення: б і в однофазні включення

Випадки двофазного дотику відбуваються дуже рідко і не можуть бути підставою для оцінки мереж за умовами безпеки. Вони бувають зазвичай в установках до 1000 В в результаті роботи під напругою, застосування несправних захисних засобів, а також експлуатації обладнання з неогородженими голими струмопровідними частинами (відкриті рубильники, незахищені затискачі зварювальних трансформаторів тощо).

Однофазний дотик за інших рівних умов є менш небезпечним, ніж двофазний, оскільки струм, що проходить через людину, обмежується впливом багатьох факторів. Однак однофазний дотик виникає значно частіше і є основною схемою, коли відбувається ураження людей струмом в мережах будь-якої напруги. Тому нижче аналізуються лише випадки однофазного дотику. При цьому розглядаються обидві дозволені до застосування мережі трифазного струму напругою до 1000: чотирипровідна з глухозаземленной нейтраллю і трипровідна з ізольованою нейтраллю.

6.2.4. Трифазні мережі з глухозаземленою нейтраллю

У трифазній чотирипровідній мережі з глухозазеємною нейтраллю обчислення напруги дотику U пр , і струму I hпроходить через людину, у разі дотику до однієї з фаз (рис. 6.2) найпростіше виконати символічним (комплексним) методом.

Розглянемо найбільш загальний випадок, коли опору ізоляції проводів, як і і ємності проводів щодо землі не рівні між собою, тобто.

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

де r 1 , r 2 , r 3 , r н- опір ізоляції фазних L та нульового (суміщеного) PEN проводів, Ом;

C 1 , C 2 , C 3 , C н - Розосереджені ємності фазних L та нульового (суміщеного) PEN проводів щодо землі, Ф.

Тоді повні провідності фазних та нульових проводів щодо землі в комплексній формі будуть:

;
;
;

де w- кутова частота, рад/с;

j - уявна одиниця, рівна (
).

Мал. 6.2. Дотик людини до фазного дроту трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю при нормальному режимі роботи: а – схема мережі; б – еквівалентна схема; L1, L2, L3 - фазні провідники; PEN - нульовий (суміщений) провід.

Повні провідності заземлення нейтралі та тіла людини рівні відповідно

;
,

де r 0 - Опір заземлення нейтралі, Ом.

Ємнісної складової провідності людини можна знехтувати через її малу величину.

При дотику людини до однієї з фаз, наприклад фазного провідника L1, напруга, під яким вона виявиться, визначиться виразом

, (6.1)

Струм знайдеться за формулою

де - комплексна напруга фази 1 (фазна напруга), В;

- комплексна напруга між нейтраллю джерела струму та землею (між крапками 00" на еквівалентній схемі).

Користуючись відомим методом двох вузлів, можна виразити так:

Маючи на увазі, що для симетричної трифазної системи

;
;
,

де U ф - фазна напруга джерела (модуль), В;

а -фазовий оператор, що враховує зсув фаз, де

,

будемо мати рівність

.

Підставивши це значення (6.1), отримаємо шукане рівняння напруги дотику в комплексній формі, що впливає на людину, що доторкнулася до фазного провідника L1 трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю:

. (6.2)

Струм, що проходить через людину, отримаємо, якщо помножимо цей вираз на Y h :

. (6.3)

При нормальному режимі роботи мережі провідність фазних і нульового проводів щодо землі проти провідністю заземлення нейтралі має дуже малі значення і з деяким припущенням може бути прирівняна до нуля, тобто.

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y н = 0

У цьому випадку рівняння (6.2) та (6.3) значно спростяться. Так, напруга дотику буде рівна

,

або (у дійсній формі)

, (6.4)

а струм дорівнює

(6.5)

Відповідно до вимог ПУЕ значення опору r 0 не повинно перевищувати 8 Ом, а опір тіла людини R h , не опускається нижче кількох сотень. Отже, без великої помилки в рівняннях (6.4) та (6.5), можна знехтувати значенням r 0 і вважати, що при дотику до однієї із фаз трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю людина виявляється практично під фазною напругоюU ф , і струм, що проходить через нього, дорівнює частці від поділуU ф наR h .

З рівняння (6.5) випливає ще один висновок: струм, що проходить через людину, що торкнулася фази трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю в період нормальної її роботи, практично не змінюється зі зміною опору ізоляції та ємності проводів щодо землі, якщо зберігається умова, що повні провідності проводів щодо землі дуже малі в порівнянні з провідністю заземлення нейтральної мережі.

У цьому випадку суттєво підвищують безпеку опору взуття, ґрунту (підлоги) та інші опори в електричному ланцюзі людини.

Глухе замикання на землю в мережі з глухозаземленою нейтраллю мало змінює напругу фаз щодо землі.

При аварійному режимі, коли одна з фаз мережі, наприклад, фазний провідник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через відносно мале активне опір r зм, а людина торкається фазного провідника L1, рівняння (6.2) набуде наступного вигляду:

.

Тут також приймаємо, що Y 1 , Y 2 і Y н малі в порівнянні з Y 0 , тобто. прирівняно до нуля.

Здійснивши відповідні перетворення та враховуючи, що

,
і
,

отримаємо напругу дотику у дійсній формі

.

Для спрощення цього виразу припустимо, що

.

В результаті отримаємо остаточно, що напруга U продно

. (6.6)

Струм, що проходить через людину, визначається за формулою

. (6.7)

Мал. 6.3. Дотик людини до фазного дроту трифазної чотирипровідної мережі із заземленою нейтраллю при аварійному режимі: а – схема мережі; б – векторна діаграма напруг.

Розглянемо два характерні випадки.

Якщо опір замикання проводів на землю r змвважати рівним нулю, то рівняння (6.6) набуде вигляду

.

Отже, у разі людина опиниться під впливом лінійного напруги мережі.

2. Якщо прийняти рівним нулю опір заземлення нейтралі r 0 , то з рівняння (6.6) отримаємо, що U np = U ф , тобто. напруга, під яким виявиться людина, дорівнюватиме фазному напрузі.

Однак у практичних умовах опору r зм і r 0 завжди більше нуля, тому напруга, під яким виявляється людина, що торкнувся період аварійного режиму до справному фазному проводу трифазної мережі із заземленою нейтраллю, завжди менше лінійного, але більше фазного, тобто.

> U пр > U ф . (6.8)

Це положення ілюструється векторною діаграмою, наведеною на рис. 6.3, б і відповідної даної нагоди. Слід зазначити, що це висновок випливає з рівняння (6.6). Так, за невеликих значень r зм і r 0 порівняно з R h , першим доданком у знаменнику можна знехтувати. Тоді дріб за будь-яких співвідношень r зм і r 0 буде завжди більше одиниці, але менше
, тобто. отримаємо вираз (6.8).