Влияние аварийных режимов работы электроустановок на электробезопасность

Наибольшую опасность поражения человека электрическим током в электроустановках вызывают замыкания на корпус и замыкания на землю.

Замыканием на корпус называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями и предметами, не изолированными от земли.

Если человек касается изолированных от земли металлических нетоковедущих частей электроустановки, то при замыкании на корпус он оказывается подключенным к одной из фаз электрической сети. Это условие следует классифицировать как косвенное однофазное прикосновение к токоведущим частям электроустановки, поэтому все формулы и выводы, полученные для прямого однофазного прикосновения в нормальном режиме работы электроустановки, будут справедливы для рассматриваемого случая.

Замыкание на землю, как это следует из определения , представляет собой резкое снижение сопротивления изоляции одной из фаз электроустановки относительно земли. При однофазном прикосновении к токоведущим частям это повлияет на значение тока проходящего через тело человека.

Наибольшая опасность поражения при замыкании на землю существует в сети с изолированной нейтралью, так как если при наличии в сети замыкания на землю человек касается одной из исправных фаз, то он окажется под напряжением близким к линейному напряжению источника питания.

Так как, в этом случае, человек попадает под напряжение в раз больше фазного, замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью представляет большую опасность (практически такую же как и при двухфазном прикосновении).

Замыкание на землю всегда сопровождается растеканием тока в грунте, а это приводит к возникновению нового условия поражения – включения под напряжение шага.

Стекание электрического тока в землю происходит через проводник, находящийся с землёй в непосредственном контакте случайно или преднамеренно.

При преднамеренном контакте проводник (или группа соединённых между собой проводников), находящийся в земле, называется заземлителем.

Основные причины стекания электрического тока в землю: замыкание токоведущей части на заземлённый корпус (при пробое изоляции токоведущей части на заземлённый корпус электрооборудования) и падение провода на землю. При этом происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части до значения равного произведению тока, стекающего в землю на сопротивление, которое этот ток встречает на своём пути (т.е. сопротивление заземлителя растеканию тока):

где: - потенциал замели (напряжение относительно земли);

- ток стекающий в землю;

- сопротивление заземлителя.

Это явление используется как мера защиты от поражения электрическим током при случайном появлении напряжения на металлических нетоковедущих (проводящих) частях электрооборудования, которые с этой целью заземляют.

Следует иметь в виду, что при стекании электрического тока в землю возникают и отрицательные явления – появление потенциалов на заземлителе и находящихся в контакте с ним металлических частях электрооборудования, а также на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю. Возникающие при этом разности потенциалов отдельных точек на поверхности земли могут достигать больших значений и представлять опасность для человека.

Таким образом, опасность поражения человека электрическим током при стекании тока на землю будет зависеть от многих факторов: значения электрического тока, стекающего в землю; конфигурации, размеров, числа заземляющих электродов; удельного сопротивления грунта и др.

Напряжение прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи электрического тока, которых одновременно касается человек (т.е. падение напряжения в сопротивлении тела человека):

,

где: - ток, проходящий через человека по пути рука-ноги;

- сопротивление тела человека.

Одна из точек будет иметь потенциал , а друга – потенциал основания где стоит человек, .

где: - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой:

.

Если корпуса группы оборудования, например, электродвигателей заземлены с помощью одиночного заземлителя, то при замыкании на корпус одного из них (рис. 2.15) на заземлителе и всех присоединённых к нему металлических частях, в том числе и на корпусах других электродвигателей, появится потенциал . Поверхность земли вокруг одиночного заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой зависящей от формы и размеров заземлителя.

Рис.2.15. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе.   1 – потенциальная кривая; 2 – кривая, характеризующая измерение при изменении х.

Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземлённого корпуса электродвигателя, будет зависеть от расстояния между человеком и заземлителем (х) и определяется отрезком АВ на потенциальной кривой. Чем дальше человек находится от одиночного заземлителя, тем больше напряжение прикосновения и наоборот.

При наибольшем расстоянии наиболее опасный случай прикосновения, т.е. при (практически при ) напряжение наибольшее значение , при этом .

При наименьшем расстоянии, когда человек стоит непосредственно на заземлителе, т.е. при напряжение и . В этом случае человек находится под потенциалом заземлителя , но он не подвергается воздействию напряжения прикосновения.

При других значениях расстояний (в пределах 0-20 м) плавно увеличивается при возрастании расстояния до заземлителя от 0 до , а – от 0 до 1.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи электрического тока, находящегося одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (т.е. падение напряжения в сопротивлении тела человека):

где: - ток, проходящий через человека по пути нога-нога;

- сопротивление тела человека.

Напряжением шага будет являться разность потенциалов и , двух точек земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии (х) и (х+а) от заземлителя и на расстоянии шага одна от другой. При этом длина шага (а) принимается равной 0,8 м.

Напряжение шага, таким образом, будет:

.

Потенциалы

где: - коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой

.

Напряжение шага определяется отрезком АВ (рис. 2.16) длина которого зависит от формы потенциальной кривой, а величина изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя.

	Рис. 2.16. Напряжение шага при одиночном заземлителе.

При наименьшем расстоянии от заземлителя когда человек одной ногой стоит на заземлителе и будут иметь наибольшие значения.

Наименьшие значения и будут при бесконечно большом удалении от заземлителя.

За пределами зоны растекания тока (далее 20 м от заземлителя) значения и практически равны нулю.

На расстоянии менее 20 м ибудут иметь промежуточные значения, зависящие от типа заземлителя.

ВЫВОДЫ (к главе 2):

1. Основными причинами возникновения условий поражения человека электрическим током являются: случайное прикосновение (приближение) на недопустимое расстояние) к токоведущим частям находящимся под напряжением; аварийные режимы электроустановок (замыкание на корпус или замыкание на землю).

2. Наиболее характерные условия поражения человека электрическим током (схемы включения):

- двухполюсное прикосновение;

- однополюсное прикосновение;

- прикосновение к аварийному корпусу;

- включение под напряжение шага.

3. Различают прямой контакт человека с токоведущими частями электроустановки, находящимися под напряжением – прямое прикосновение, и косвенный – при контакте человека с открытыми проводящими частями (корпусами) электрооборудования, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции – косвенное прикосновение.

4. При двухполюсном (2-х фазном) прикосновении электрический ток, проходящий через тело человека одинаково опасен, как в сети с изолированной, так и в сети с заземлённой нейтралями.

Следует иметь ввиду, что при двухполюсном прикосновении опасность не уменьшается и в том случае, когда человек надёжно изолирован от земли.

5. Однополюсное (1 фазное) прикосновение менее опасно чем двухполюсное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного напряжения сети и следовательно, ток через тело человека меньше в 1,73 раза. На величину этого тока большое влияние оказывают: режим нейтрали источника тока; сопротивление изоляции сети; сопротивление земли; сопротивления основания (пола) и обуви человека.

Прикосновение человека к одной фазе в сети с изолированной нейтралью (при прочих равных условиях) менее опасно, чем в сети с заземлённой нейтралью.