Умови ураження людини струмом при доторканні до струмовідних частин електромереж
Індивідуальні особливості людини
Значною мірою впливають на наслідки ураження електричним струмом. Струм, ледь відчутний для одних людей, може бути невід пускаючим для інших. Для жінок порогові значення струму є приблизно в півтора разу нижчими, ніж для чоловіків. Ступінь впливу струму істотно залежить від стану нервової системи та всього організму в цілому. Так, у стані нервового збудження, депресії, сп'яніння, захворювання (особливо при захворюваннях шкіри, серцево-судинної та центральної нервової систем) люди значно чутливіші до дії на них струму. Важливе значення має також уважність та психічна готовність людини до можливої небезпеки ураження струмом. У переважній більшості випадків несподіваний електричний удар призводить до важчих наслідків, ніж при усвідомленні людиною існуючої небезпеки ураження.
Умови навколишнього середовища
Можуть підвищувати небезпеку ураження людини електричним струмом. Так, у приміщеннях з високою температурою та відносною вологістю повітря наслідки ураження можуть бути важчими, оскільки значне потовиділення для підтримання теплобалансу між організмом та навколишнім середовищем призводить до зменшення опору тіла людини.
Відповідно до Правил улаштування електроустановок приміщення за характером навколишнього середовища поділяються на:
- сухі, у яких відносна вологість повітря не перевищує 60%;
- вологі, у яких відносна вологість повітря знаходиться в межах 60-75 %;
- сирі, у яких відносна вологість повітря перевищує 75 %;
- особливо вологі, у яких відносна вологість повітря наближається до 100 % (на стелі, стінах, обладнанні конденсується волога);
- гарячі, в яких температура повітря впродовж доби перевищує 35 °С;
- запилені, в яких за умовами виробництва утворюється пил у такій кількості, що він може осідати на проводах, проникати всередину споживачів електроенергії; - з хімічно-активним середовищем, у якому постійно або впродовж тривалого часу виділяються агресивні випари або гази, що призводять до руйнування ізоляції та струмовідних частин електрообладнання.
Запилені приміщення поділяються на приміщення зі струмопровідним та неструмопровідним пилом.
Якщо людина одночасно доторкається до щонайменше двох точок, між якими існує деяка напруга, і при цьому утворюється замкнуте електричне коло, то через тіло людини проходить електричний струм. Величина цього струму, а відтак і небезпека ураження людини, залежить від низки чинників: схеми під'єднаний людини до електричного кола, напруги мережі, схеми самої мережі, режиму її нейтралі, якості ізоляції струмовідних частин від землі, ємності струмовідних частин відносно землі та ін.
За значенням номінальної напруги електромережі поділяються на:
- мережі з напругою понад 1000 В;
- мережі з напругою до 1000 В;
- мережі малої напруги (не вище 42 В змінного та 110 В постійного струму). За видом струму електромережі поділяються на мережі постійного і змінного струму (одно - та багатофазні). Найчастіше в промисловості застосовуються трифазні мережі з ізольованою нейтраллю (трьохпровідні) та з глухо-заземленою нейтраллю (чотирьохпровідні).
Глухозаземлена нейтраль - нейтраль генератора чи трансформатора, яка приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором.
Ізольована нейтраль - це нейтраль трансформатора чи генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки тощо).
Найбільш характерними є дві схеми під'єднання людини до електричного кола: між двома фазами електричної мережі (двофазне доторкання) та між однією фазою та землею (однофазне доторкання).
Двофазне (двополюсне) доторкання
При двофазному доторканні до струмовідних частин (рис. 3.14) сила струму /л, що проходить через тіло людини, визначається за формулами:
- для мережі постійного або однофазного змінного струму
- для трифазної мережі
де Я - опір тіла людини; С/^ - робоча напруга мережі; 1/яін - лінійна напруга мережі; С/ф - фазна напруга мережі.
Рис. 3.14. Схема двофазного доторкання: а - у мережі постійного або однофазного змінного струму; б - у трифазній мережі
Двофазне доторкання є більш небезпечним, оскільки /і залежить лише від напруги мережі та опору тіла людини. Однак такі випадки трапляються досить рідко і є зазвичай наслідками порушення вимог з охорони праці.
Для більшої наглядності визначимо силу струму, що може пройти через тіло людини при двофазному доторканні до струмовідних частин у трифазній мережі з лінійною напругою UnUt = 380 В:
Таким чином, при двофазному доторканні через тіло людини може пройти струм, який перевищує значення порогового фібриляційного струму (див. табл. 3.5), що може призвести до смертельного ураження.
Однофазне (однополюсне) доторкання
При однофазному доторканні в мережі з глухозаземленою нейтраллю (рис. 3.15, а) через тіло людини проходить менший струм, оскільки напруга, під якою опинилась людина, не перевищує фазної, що у >/3 разів є меншою, ніж лінійна напруга мережі. Окрім того, загальний опір електричного кола може складатися не лише з опору тіла людини Д та опору заземлення нейтралі Л0, а й з опору підлоги (основи) Я , на якій стоїть людина, та опору її взуття /?в. У загальному випадку /л визначається за формулою:
Розглянемо випадок, коли людина доторкається до однієї з фаз трифазної мережі напругою 380В (£/ф =380>/3 =220В) із глухозаземленою нейтраллю (приймаємо Л0 = 0), однак стоїть на неструмопровідній дерев'яній підлозі, що має опір і?п = 60 000 Ом у сухому взутті на гумовій підошві (Я = 50 000 Ом), тоді струм, що може пройти через тіло людини, буде дорівнювати
Струм такої сили абсолютно безпечний для життя людини, оскільки він менший за пороговий невід пускаючий струм (див. табл. 3.5).
Рис. 3.15. Схема однофазного доторкання при нормальному режимі роботи електромережі: а - у трифазній мережі з глухозаземленою нейтраллю; б - у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю
Якщо ж людина стоїть на землі чи струмопровідній підлозі (Я = 0) у промоклому взутті (Лв = 0), то / становить
Таке значення сили струму є смертельно небезпечним для людини.
При однофазному доторканні у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю (див. рис. 3.14, б) струм, що пройде через тіло людини, буде меншим, ніж при аналогічному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю. Це пов'язано з тим, що до загального опору електричного кола ще додається опір ізоляції (гв, гв, ге) та ємності (с , с., с) фаз. У такій мережі напругою до 1000 В, коли значення опору ізоляції всіх трьох фаз рівні (г = гь = ге = г), а ємнісним опором можна знехтувати (са = сь = с = 0), струм, що проходить через людину, дорівнює
Рис. 3.16. Схема однофазного доторкання до справної фази несправної електромережі, у якій одна фаза замикається на землю
Необхідно зауважити, що вищенаведені міркування стосуються нормальної роботи електромережі. При аварійних режимах електромережі (замиканні фази на корпус або на землю) умови змінюються. Наприклад, якщо одна з фаз замикається на землю (рис. 3.16), то струм, який пройде через тіло людини у випадку її доторкання до справної фази, можна виразити такою залежністю:
Як правило, опір короткого замикання Лк досить малий і ним можна
знехтувати. Тоді
Таким чином, проаналізувавши умови ураження людини струмом можна зробити наступні висновки:
- найменш небезпечним є однофазне доторкання до проводу (фази) справної мережі з ізольованою нейтраллю;
- при замиканні однієї з фаз на землю (несправна мережа) небезпека однофазного доторкання до справної фази у такій мережі більша, ніж у справній мережі при будь-якому режимі нейтралі;
- при однофазному доторканні у мережі з глухозаземленою нейтраллю наслідки ураження істотно залежать від опору основи (підлоги), на якій стоїть людина та опору її взуття;
- найнебезпечнішим є двофазне доторкання за будь-яких режимів нейтралі;
- у мережах напругою понад 1000 В небезпека однофазного чи двофазного доторкання практично однакова; при цьому є висока імовірність смертельного ураження.