Определить величину силы тока, проходящую через тело человека при случайном прикосновении к корпусу неисправного оборудования. Путь прохождения тока через тело человека Анализ поражения током в электрических сетях

Тема 1. Электробезопасность

Предисловие

С целью закрепления знаний основных положений курса «Производственная безопасность» и выработки у студентов практических навыков по применению их в инженерной деятельности в сборнике рассмотрены задачи, связанные с вопросами надёжности и безопасной эксплуатацией промышленного оборудования и бытовых установок.

Представленные задачи распределены по темам в порядке возрастающей сложности на основе изучения студентами соответствующих дисциплин по специальности «Безопасность технологических процессов и производств».

Материалы сборника полезно использовать как преподавателям при изложении, так и студентам при освоении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности». Выбор тем и задач для практических аудиторных занятий и самостоятельных решений рекомендуется делать с учётом конкретных специальностей, обучающихся студентов.

Приведённые в приложении справочный материал содержит таблицы теплофизических и механических свойств различных материалов и веществ. Справочный материал собран в объёме достаточном для решения учебных и практических задач.

Тема 1. Электробезопасность.

Задача №1

На воздушной линии электропередачи напряжением U л = 35 кВ оборвался проводник и замкнулся на металлическую трубу, лежащую на земле. Находившийся вблизи человек оказался под напряжением шага U ш, при этом он одной ногой стоял на торце (конце) трубы, а другой на земле по оси трубы на расстоянии шага от торца. (см. рисунок)

Рисунок. Замыкание линейного проводника на протяженный заземлитель.

Линейное напряжение сети U л = 35 кВ;

Длина трубы = 10 м, диаметр d = 0,1 м;

Длина воздушных линий ЛЭП L в = 210 км;

Удельное сопротивление грунта ρ г = 150 Ом · м;

Длина шага человека а = 1 м;

Требуется:

Определить напряжение шага U ш, В

Определить ток через человека I h , мА

1. Напряжение шага U ш определяется по формуле: U ш =

где - коэффициент шага, - коэффициент сопротивления основания.

2. Потенциал на продольном заземлителе (на трубе) определяется , В

3. Ток замыкания на заземлитель находим из выражения:

где = 210 км – протяжённость ЛЭП 35кВ

Длина кабельной линии. = 0 (принимаем)

Линейное напряжение, кВ.

Тогда I з = A

4. Потенциал будет равным:

5. Коэффициент шага определяется по формуле:

6. Потенциал основания , на котором одной ногой стоит человек на расстоянии шага а = 1 м. и x = 5 м. от центра трубы определим по формуле протяженного заземлителя

, В

, В

7. Найдём значение коэффициента шага β 1

8. Определим величину коэффициента сопротивления основания β 2 по формуле

где = 3ρ – сопротивление основания, на котором стоит человек (принимается)

Тогда

9. Искомое напряжение шага U ш

U ш = 531 · 0,78 · 0,69 = 286 В

10. Величина тока через человека I h

Ток I h = 197 мА > 100 мА

Литература:

Задача №2

Определить значение тока через человека I h при касании к заземлённому нулевому рабочему проводнику N в однофазной двухпроводной сети в точке C, а затем в точке В: 1) при нормальной работе сети; 2) при коротком замыкании проводников L и N.

Рисунок. Прикосновение человека к заземлённому нулевому рабочему проводнику в однофазной двухпроводной сети.

Напряжение сети U ф = 220 В;

Длина проводников: АВ = 30м; АС = 50м; АВС D Е = 100м;

Удельное сопротивление медных проводников ρ = 0,018 Ом · ;

Сечение проводников S = 10 мм 2 (d = 3,5 мм)

Активная мощность, потребляемая двигателем ;

Сопротивление заземления ;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Коэффициент мощности эл. двигателя Cos

Требуется:

определить ток через тело человека при касании в точке С и В:

При нормальной работе сети: I h и I h ;

При коротком замыкании проводников L и N: I h и I h

1. Найдём значение тока I h .

Определим напряжение в точке С

, В

Ток в точке С выразим, используя формулу мощности эл. двигателя: , Вт

,

Определим сопротивление проводника N длиной АС = 50 м.

R АС = , Ом R АС = , Ом

Напряжение будет равным В

*) Ток 10 мА – пороговый ощутимый ток

2. Найдём значение тока

, U В = , В

R АВ =0,018· Ом

U B = 102,3 · 0,054 = 5,5 В

3. Найдём величину тока I h при коротком замыкании проводников L и N в точке С

Напряжение в точке С при коротком замыкании

Определить ток короткого замыкания

где – сопротивление обоих проводников L и N

= Ом

0,03 А- сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением. Изменяется в пределах (0,006 ÷0,2)Ом

Напряжение в точке С будет равным

Искомый ток определяется: I h

**) Ток I h = 100мА – величина смертельного тока

4. Найдём величину тока I h в точке В при коротком замыкании проводников L и N

Напряжение в точке В при коротком замыкании

I ; R АВ = 0,054 Ом

Напряжение в точке В будет равным

Тогда искомый ток определиться: I h =

1. Опасность поражения человека в рассмотренной схеме зависит от напряжений U ф, U C , U В и от длин проводников АС, АВ, АВС D Е. С увеличением этих параметров ток I h увеличивается, приближается к пороговому неотпускающему току равному 10 мА

2. Особая опасность создаётся при коротком замыкании проводников L и N. Ток I h при касании в месте замыкания в точке С близок к величине смертельного тока (100мА). Необходимо устанавливать предохранители FA на обоих проводниках L и N или автоматический выключатель QF, отключающие сеть за время .

Литература:

Задача №3

На строительной площадке монтажник, выполняя задание по установке башенного крана вблизи линий электропередачи (ЛЭП), коснулся рукой крюка и был смертельно поражён электрическим током. Работа велась в дождливую ветреную погоду без

оформления наряда – допуска. Кран был заземлён и стоял без электрической проводки. В это время на рядом расположенной опоре ЛЭП – 35 кВ от ветровой нагрузки и плохого состояния изоляционной подвески произошло замыкание фазного проводник на металлическую опору

Рисунок. Поражение электрическим током рабочего при монтаже башенного крана

Ток, стекающий в землю при замыкании фазного проводника на металлическую опору I з = 27,6 А;

Глубина заложение опоры в землю = 2 м;

Удельное сопротивление земли ;

Расстояние от опоры до рабочего x 1 = 4 м;

Расстояние от опоры до заземлителя крана x 2 = 12 м;

Сопротивление тела человека R h = 800 Ом

Требуется определить:

Напряжение прикосновения U пр, В

Ток, прошедший через человека I h , мА

Сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом.

где – потенциал на расстоянии x 1 от опоры

Потенциал на крюке равен потенциалу на заземлителе крана на расстоянии x 2 = 12 м.

Находим величины и по формулам

Тогда U п р =

2. Ток, проходящий через человека I h =

Сопротивление основания, на котором стоял монтажник, принимаем равным нулю в виду дождливой погоды. R осн = 0

I h = I h =

Причинами несчастного случая со смертельным исходом явились следующие обстоятельства:

Монтаж башенного крана проводился в дождливую, ветреную погоду без применения защитных мер при работе на расстоянии менее 30 м. от проводников ЛЭП - 35 кВ

Неудовлетворительное состояние опор и изолиряторов фазных проводников на данном участке ЛЭП – 35

Литература

Задача №4

В трёхфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением 380/220В человек, стоя на земле, прикоснулся к фазному проводнику. См. Рисунок.

Рисунок. Опасность прикосновения человека к проводнику 3 x фазной электрической сети с изолированной нейтралью.

Активное сопротивление изоляции проводников относительно земли r 1 =r 2 =r 3 =r из =10 5 Ом;

- ёмкость проводников при длине ≤ 0.4 км, c 1 =c 2 =c 3 =c ≤ 0,1 мкФ/км;

- ёмкость проводников при длине = 1…10 км, с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км;

Напряжение фазное U ф =220В;

Сопротивление тела человека R h =1000 Ом

Сопротивления основания, на котором стоит человек, и его обуви равны нулю.

Требуется:

Определить ток, прошедший через тело человека в 3-х случаях

Электрическая сеть короткая, длина проводников ≤ 0.4 км,

c 1 =c 2 =c 3 =c ≤ 0,1 мкФ/км;

Электрическая сеть протяженная, длина проводников = 1 км,

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км;

Электрическая сеть протяженная, длина проводников = 10 км,

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км.

1.Электрическая сеть – короткая, ≤ 0.4 км.

При небольшой ёмкости проводников с ≤ 0,1 мкФ/км и большом значении сопротивления X c = , ёмкостная проводимость проводников Y c близка к нулевому значению и ток через человека, замыкаясь на активное сопротивление изоляции, будет определяться формулой:

или - меньше порогового неотпускающего тока равного 10 – 15 мА.

2. Электрическая сеть протяженная, = 1 км.

с 1 =с 2 =с 3 =с= 0,2 мкФ/км.

Проводимость проводников будет определяться величиной ёмкостного сопротивления X c .

Ток через человека в этом случае определяется по формуле:

где , Ом *) 1 мкф = 10 -6 Ф

Тогда или

3. Электрическая сеть – протяженная, = 10 км. Ёмкостное сопротивление будет равным: X c = Ом

Тогда или = 194 мА – больше смертельного значения тока, равного 100 мА

Вывод: Работа в коротких электрических сетях ( ≤ 0.4 км) менее опасна. Увеличение протяженности фазных проводников в 10 раз ( = 10 км) приводит к увеличению тока, и будет смертельно опасным.

Литература:

Задача №5

Токарь во время работы на станке прикоснулся к корпуса электрического привода (ЭП) при замыкании фазного проводника на этот корпус. Напряжение питающей сети U л = 6000 В. Сеть 3 х фазная с изолированной нейтралью. В результате токарь получил электрический удар, потерял сознание и скончался. Корпус токарного станка был заземлён на вертикальный металлический стержень диаметром d = 0,03 м и длиной

4м, верхний конец его находился на уровне земли, см. рисунок.

*) В механическом цехе несколько лет не проводился контроль изоляции проводников и электроустановках.

Рисунок. Прикосновение человека к корпусу ЭП замкнутого на фазный проводник в 3 х фазной сети с изолированной нейтралью.

Линейное напряжение электросети U л = 6000 В;

Сопротивление изоляции проводников ;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление обуви и деревянного настила ;

Удельное сопротивление грунта ;

Длина и диаметр заземлителя = 4 м; d = 0,03 м;

Расстояние от заземлителя до рабочего X = 2м;

- ёмкость проводников относительно земли в цеховых условиях в связи с малой протяженностью принимаем равными нулю.

Требуется:

Определить напряжение прикосновения U пр с учётом сопротивления обуви и деревянного настила , на котором стоял токарь.

Определить величину тока I h , прошедшего через тело человека.

Сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом и предложить защитные меры, обеспечивающие безопасность работ на механических станках в цехе.

1. Величину тока через человека с учётом сопротивления определим по формуле

2. Найдём напряжение прикосновения U пр:

3. Потенциал на заземлителе определим из выражения:

4. Найдём сопротивление вертикально-стержневого заземлителя :

5. Найдём величину тока через заземлитель:

Здесь фазное напряжение

Следовательно, I з = А

6. Тогда потенциал будет равен: В

7. Определяем потенциал основания , на котором стоит токарь на расстоянии X = 2м от заземлителя: В.

9. Таким образом величина тока = А или =120мА > 100 мА

Выводы: Основной причиной смертельного случая явилось неудовлетворительное состояние электроустановок и отсутствие контроля за сопротивлением изоляции проводников в механическом цехе при U л = 6000 В (). Необходимо выполнить в механическом цехе схему защитного зануления и подключить корпуса станков к нулевому защитному сопротивлению РЕ для автоматического отключения при замыкании на корпус электроустановки.

Литература

Задача №6

Пытаясь исправить воздушный ввод электрической линии в жилой дом, человек, стоя на металлической бочке, коснулся рукой фазного проводника, идущего от трёхфазной четырёхпроводной электросети с заземлённой нейтралью, и был смертельно поражён током. В момент прикосновения другой человек, стоя на земле, на расстоянии 0,5 м от бочки касался её и также подвергся действию электрического тока.

Рисунок. Действие электрического тока на людей при попытке исправить воздушный ввод в жилой дом

Сопротивление заземлённой нейтрали ;

Диаметр металлической бочки D = 0,5 м;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить токи I h и I h , прошедшие соответственно через 1 го и 2 го человека. Сопротивление обуви пострадавших R об принять равным нулю.

1. Определим ток, прошедший через человека стоявшего на металлической бочке: , А (1)

где сопротивление металлической бочки определяем по формуле: , Ом

Ом.

Тогда А, или мА > 100 мА

2. Определим ток, прошедший через человека, касавшегося металлической бочки , А

Напряжение прикосновения определим по формуле

Определим: потенциал заземлителя В

Коэффициент прикосновения

Потенциал основания В

Коэффициент сопротивления основания , учитывающий сопротивление стекания тока с ног второго человека R ос = 3 - принимается в расчётах

Тогда U пр = 62,4 · 0,68 · 0,45 = 19,1 В

Подставим найденные величины в формулу (2), получим:

или = 19 мА

Литература:

В ванной комнате жилого дома произошло смертельное поражение человека электрическим током. Пострадавший, стоя в ванной 1 (см. рисунок) с небольшим количеством воды, взялся рукой за водопроводную трубу 2 и был поражен током. Электрическое напряжение возникло на сливном стояке 3 в результате повреждения изоляции фазного проводника L и контакта его со стояком в другом жилом помещении. Ванная и сливная труба 4 не имели контакта с водопроводной трубой 2, что и обусловило наличие напряжения между ванной 1 и трубой 2, которое воздействовало на пострадавшего. Напряжение возникло из-за отсутствия металлического патрубка 5, соединяющего ванну с водопроводной трубой 2 (низкое качество монтажа), а также из-за неудовлетворительной эксплуатации электропроводки и отсутствия контроля за состоянием изоляции в проводниках L и N в жилых помещениях.

Рисунок. Поражения человека электрическим током при пользовании ванной.

1- ванная, 2 - водопроводная труба, 3 - сливной стояк, 4 - сливная труба, 5 - металлический патрубок, 0 , 1 , 2 - сопротивления заземлений нейтрали трансформатора, сливного стояка и водопроводной трубы, L, N - фазный и нулевой рабочий проводники; SA –выключатель.
Замыкание и путь тока через человека.

Фазное напряжение электрической сети U ф =220 В;

Сопротивление заземленной нейтрали трансформатора 0 =8 Ом;

Сопротивление сливного стояка 1 - 200 Ом;

Сопротивление заземления водопроводной трубы 2 = 4 Ом;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить ток, поразивший человека. I h

1. Ток через человека определяется по формуле:

Здесь - напряжение на корпусе ванны равно напряжению замыкания на стояке U зм

Ток замыкания определяется:

Следовательно:

Тогда А или мА > 100 мА.

Вывод: Защитным средством от поражения электрическим током в ванной является установка металлического патрубка между ванной и водопроводными трубами.

Литература:

Задача №8

При работе на компьютере в домашних условиях произошло замыкание фазного проводника напряжением 220 В на металлический корпус вычислительной машины.

Изоляция питающего проводника была нарушена и повреждена в нескольких местах посторонними предметами. Компьютер подключался к однофазной сети 3 х проводным шнуром через штепсельное соединение с защитными контактами и выводом проводников L, N и РЕ в распределительный щит на лестничной площадке.

См. Рисунок.

Рисунок. Принципиальная схема электропитания, защитного заземления и зануления компьютера.

1 – корпус компьютера (металлический)

2 – монитор компьютера

3 – узел заземления, зануления в распределительном щите

4 – металлическая конструкция (H: отопительная батарея)

5 – автоматический выключатель (предохранители)

6 – заземлитель нейтрали общего трансформатора

7 – вторичные обмотки общего трансформатора 6,5/0,4 кВ

8 – штепсельное соединение XS - 3

Напряжение сети U ф = 220В;

Сопротивление человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление основания обуви R осн = 5000 Ом;

Сопротивление заземления нейтрали Ом;

Сопротивление металлических конструкций Ом;

Длина проводников L, N, РЕ = 100 м;

Удельное сопротивление проводников ;

Сечение проводников S = 3 мм 2 ;

Сопротивление вторичных обмоток общего трансформатора Z тр = 0,06 Ом.

Требуется:

Определить величину тока, прошедшего через оператора в 2 х случаях:

При касании оператором, стоящего на изолированном основании, корпуса компьютера. см. рисунок, схема а)

При двойном касании оператором: корпуса компьютера и металлической токопроводящей конструкции – отопительной батареи, см. рисунок, схема б)

Первый случай, схема а)

1. Ток через человека: , А (1)

, В (2)

3. Ток замыкания определится:

, А (3)

4. Сопротивление проводников L, N и РЕ: ,Ом (4)

R L , N, PE =0,018 · Ом.

Z тр = 0,06 Ом - сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением (справочные данные)

Подставляя найденные значения, получим:

I зам = А

5. Сопротивление проводников PE и PEN

R PE , PEN = Ом.

Определим напряжение на корпусе: U к = 354,8 · 0,3 = 106, 4 В.

Ток через человека в первом случае определиться по формуле (1):

А, мА.

Второй случай, схема б)

Ток через человека будет равным: = А.

А > 100 мА.

Выводы 1. В первом случае, схема а) ток приведёт к электрическому удару и вызовет фибрилляцию сердца, во 2 м случае схема б) ток мА приведёт к смертельному исходу.

2. В обоих случаях при наличии на компьютере 3 х жильного кабеля с проводником PE произойдёт срабатывание схемы зануления с отключением электрической сети автоматическими выключателями.

Расчёт зануления:

1. Условия срабатывания защитного зануления: , А.

2. Ток плавких вставок (ток срабатывания автоматического выключателя):

I ПЛ = 1,2 I ном, А

3. Номинальный ток компьютера: I ном = , А

100 Вт - номинальная мощность комплекса компьютера (принимаем)

Cosφ = 0,8 - коэффициент мощности трансформатора

I ном = А.

I ПЛ = 1,2 · 0,568 = 0,68 А.

Ток замыкания из предыдущего расчёта равен 354,8 А.

Условие (1) выполняется 354,8 > 3 · 0,68 т. е. 354,8 А > 2,07 А.

Произойдёт срабатывание защитного зануления и отключение электросети и компьютера за время .

Литература:

Задача № 9

На воздушной линии электропередачи (ВЛ) произошло замыкание фазного проводника на тело металлической опоры. При этом подверглись воздействию тока два человека: первый, находившийся ближе к опоре на расстоянии x 1 от неё, и второй касавшийся металлической стойки забора, закреплённой в земле на расстоянии x 2 от центра опоры ВЛ.

Рисунок. Действие электрического тока на людей, оказавшихся вблизи металлической опоры замкнутой на фазный проводник ВЛ.

Ток, стекающий с опоры в землю, I зм = 50 А;

Заглубление опоры в земле = 2 м;

Диаметр опоры d = 0,2 м;

Удельное сопротивление грунта Ом · м;

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Длина шага человека a = 0,8 м;

Расстояние: x 1 = 2м; x 2 = 4 м; в = 1,0 м; x 3 = 45 м.

Требуется:

Определить напряжение шага для первого человека - U ш, В;

Определить напряжение прикосновения для второго человека - U пр, В. В обоих случаях учесть сопротивление оснований, на которых находились люди;

Определить потенциал стойки - φ ст, В;

Определить показания вольтметра – V, В.

U ш = (φ x = 2 - φ x = 2,8) · β 2 , В.

Находим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 2м. и x = 2 + 0,8 = 2,8м от металлической опоры по формуле:

φ x = , В

φ x =2,8 = В.

Найдём величину β 2 - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит первый человек, из формулы:

β 2 = , = 3 - сопротивление основания одной ступни.

Тогда β 2 =

U ш = (350,7 – 264,4) · 0,625 = 86,3 · 0,625 = 53,9 В.

U пр = (φ ст - φ x = 5) · 2 , В

Определим потенциал металлической стойки на расстоянии x = 4 м от опоры.

Определим потенциал основания, на котором стоит второй человек, на расстоянии

x = 4 + 1 = 5 м от опоры.

Найдём величину - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит второй человек из формулы.

,

Сопротивление основания, когда ступни ног стоят вместе.

Тогда

Подставляя найденные величины, получим:

U пр = (191,5 – 155,2) · 0,86 = 36,3 · 0,86 = 31,2 В.

3. Определим показания вольтметра V после замыкания:

V = φ ф – φ x = 45 , В.

где φ ф - потенциал замкнутого фазного проводника равен потенциалу замыкания на металлической опоре φ зм,т.е φ ф = φ зм

Определим φ зм по формуле:

φ зм = , В.

φ зм = В.

Определим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 45 м от металлической опоры:

φ x = 45 = В.

Следовательно, показания вольтметра будет равным V = 1468 – 18 = 1450 В.

Литература:

Задача №10

Корпус электродвигателя воздушного вентилятора, установленного на бетонное основание, соединён заземляющим проводником с металлическим листом, на котором стояли двое рабочих. При этом один рабочий касался корпуса эл. двигателя, а другой касался стальной трубы, вертикально забитой в землю и не имеющей связи с металлическим листом. В это время произошло замыкание обмотки работающего двигателя на его корпусе. (См. Рисунок)

Рисунок. Поражение человека электротоком при соприкосновении его со стальной трубой во время замыкания на корпус эл. двигателя.

Эл. сеть трёхфазная с изолированной нейтралью напряжением U л = 660 В;

Сопротивление изоляции проводников относительно земли r 1 = r 2 = r 3 = r = 1800 Ом;

Литература:

Задача №11

При работе в металлическом сосуде ручной электродрелью напряжением 42 В был смертельно поражён электрослесарь. Питание дрели осуществлялось от однофазного трансформатора 220/ 42 В, который в свою очередь питался от сети 380/220 В с глухозаземлённой нейтралью. Корпус понижающего трансформатора и корпус электродрели были подсоединены к нулевому рабочему проводнику N. В период работы слесаря произошло замыкание фазного проводника L на корпус электродвигателя (ЭД) воздушного вентилятора, находившегося вне сосуда и подключённого также к проводнику N, см. рисунок.

Рисунок. Поражение человека током при работе с электроинструментом внутри сосуда.

Напряжение фазное U ф = 220 В;

Сопротивление нулевого рабочего проводника N в два раза больше фазного L 3 ,

Тогда

В

Следовательно ток будет равен А

или мА > 50 мА.

Для исключения опасности поражения человека током в рассмотренном случае необходимо установить дополнительно нулевой защитный проводник РЕ с повторным заземлением, подсоединив к нему отдельно корпус трансформатора

220/42 В, корпус ЭД и корпус электрической дрели. При этом понижающий трансформатор и электродвигатель должны иметь предохранители или автоматическиё выключатель в схеме защитного зануления.

Литература:

Задача №12

На опоре - деревянном столбе воздушной линии электропередачи напряжением 220 В произошёл обрыв нулевого рабочего проводника N, идущего в осветительную арматуру наружного освещения, установленного на этой опоре. В результате лампа погасла. Электромонтёр, стоя на металлическом стержне (рельсе), заглубленном в землю, взялся за конец оборванного провода, идущего от светильника и был смертельно поражен током. (см. рисунок)

Рисунок. Поражение электромонтёра током при попытке устранить обрыв нулевого рабочего проводника на ВЛ 220 В.

Сопротивление тела человека R h = 1000 Ом;

Сопротивление обуви r об = 800 Ом;

Сопротивление заземлённой нейтрали питающего трансформатора r о = 8 Ом;

Удельное сопротивление земли Ом;

Длина участка рельса, заглублённого в землю = 1,5 м;

Диаметр стержня (рельса) принимается d = 0,1 м.

Напряжение фазного проводника L U ф = 220 В;

Мощность лампы в светильнике P = 200 Вт.

Требуется:

Определить величину тока, поразившего электромонтёра

1. Ток, поразивший электромонтёра:

, А

где - сопротивление лампы определим по формуле:

Сопротивление глухозаземлённой нейтрали r o = 4 Ом;

Сопротивление тела человека и обуви R h = 3500 Ом;

Сопротивление основания, на котором стоит человек, принимаем равным нулю.

Требуется:

Определить, прошедший через человека ток I h , мА;

Определить напряжение прикосновения U пр, В

Определить ток I h , если нейтраль трансформатора будет изолирована от земли.

1. Ток, прошедший через тело человека определяется по формуле:

I h = U ф · , А

I h = 220 · А

или I h = 62 мА < 100 мА.

U пр = U ф · R h · , В

Подставляя известные величины, получим:

U пр = 220· 3500 · 0,00028 = 215 В.

3. Величина тока I h в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазного проводника на землю будет равна:

I h = А > 0,062 А

I h = 103 мА > 100 мА.

Литература:

Задача № 14.

Стоя на земле (на токоведущем основании) человек прикоснулся к фазному проводнику однофазной двухпроводной электрической сети, изолированной от земли, при нормальном режиме работы.

Рисунок. Прикосновение человека к фазному проводнику однофазной двухпроводной сети изолированной от земли.

Первый случай:

Сопротивление изоляции фазного проводника L r 1 = 60 кОм;

Сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r 2 = 15 кОм;

Второй случай:

Сопротивление изоляции фазного проводника L r 1 = 15 кОм;

Сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r 2 = 60 кОм;

Третий случай:

Сопротивление изоляции фазного и нулевого рабочего проводника равны нормированным значениям. r 1 = r 2 = r = 500 кОм;

Напряжение сети U c = 660 В;

Сопротивление основания, на котором стоит человек, и ёмкость проводников относительно земли принять равным нулю;

Сопротивление человека R h = 1000 Ом.

Требуется:

Определить ток, прошедший через человека в 3 х случаях, сравнить полученные величины с пороговыми значениями тока.

Выяснить в каком случае и почему опасность поражения выше.

Дата публикования: 2015-10-09 ; Прочитано: 4086 | Нарушение авторского права страницы | Заказать написание работы

Отключите adBlock!
очень нужно

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Исследование сопротивления заземляющих

устройств

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

1.1. Целевая установка. Измерить сопротивление заземления нулевого провода учебного корпуса, определить сопротивление грунта, изучить методику расчета сопротивления заземляющего устройства.

1.2. Материальное обеспечение. Штатное заземление нулевого провода учебного корпуса, измерители сопротивления заземлений МС-08, М-416, Ф4103-М1, зонд и вспомогательный заземлитель.

1.3. Теоретическая часть. В электрическом снабжении береговых предприятий и судов широко применяются трехфазные электрические сети переменного тока. Поражение человека при случайном прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, схемы самой сети, режима нейтрали. качества изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.

Схемы прикосновения человека к сети могут быть различными, однако наиболее характерными являются схемы двухфазного и однофазного прикосновения (см. рис.8.1)

Во всех случаях напряжение прикладывается к цепи человека, куда входят сопротивление тела, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек. Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека, называется напряжением прикосновения U h .

Ток, проходящий через тело человека, равен

(8.1)

Рис. 8.1. Схема прикосновения человека к токоведущим частям

трехфазной сети

а - двухфазное прикосновение; б, в - однофазное прикосновение;

Z A , Z B , Z C - полное сопротивление проводов относительно земли.

где R h - сопротивление человека - нелинейная величина, зависящая от многих факторов.

При переменном токе частотой 50 Гц опасной для человека является сила тока более 10 мА.

Наибольшую опасность представляет двухфазное прикосновение, так как в этом случае напряжение прикосновения равно линейному напряжению сети, а ток, проходящий через человека

(8.2)

где U л - линейное напряжение сети, В;

U ф - фазное напряжение сети, В.

Такие случаи прикосновения на практике сравнительно редки, чаще происходит случайное прикосновение человека к одной фазе трехфазной сети. Это может иметь место, например, при прикосновении к нетоковедущим частям электроустановок (корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т.д.), оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции. В этом случае, если человек стоит на земле, цепь тока замыкается через землю, причем величина тока, проходящего через человека, зависит от режима нейтрали сети, сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Нейтраль источника питания трехфазной сети может быть изолированной и глухозаземленной.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкости сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление. Такие сети обычно применяются на судах.

Сеть с глухозаземленной нейтралью характеризуется тем, что точка источника питания соединена с землей через малое сопротивление R o .

Схемы однофазного прикосновения к токоведущим частям приведены на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Однофазное включение человека в сеть

а - с изолированной нейтралью; б - с глухозаземленной нейтралью.

В сетях с изолированной нейтралью цепь тока, протекающего через человека, касающегося фазы, включает сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (рис.8.2, а). На каждом участке длины кабеля изоляция имеет конечное активное сопротивление r и каждый участок кабеля вместе с землей образует емкость С, которые распределены по всей длине провода. При расчете установившегося тока через тело человека эти распределения проводимости и емкости принимают сосредоточенными.

В общем случае сопротивление изоляции и емкость фаз относительно земли несимметричны r А  r B  r C и С А С В  С С. При равенстве сопротивлений изоляции и емкостей фаз относительно земли, т.е. r A = r B = r C = r и С А = С В =С С = С ток, проходящий через тело человека, случайно прикоснувшегося к фазе А при нормальном режиме работы, равен

, (8.3)

где 1 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях (обувь, пол и т.д.);

- полное сопротивление фаз относительно земли. Оно уменьшается с увеличением протяженности сети.

Для обеспечения безопасности сеть с изолированной нейтралью должна иметь высокое сопротивление. В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) сопротивление изоляции на каждом участке между двумя последовательно установленными предохранителями или за последним предохранителем в сетях напряжением до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм на фазу. Для судовых электрических сетей нормы сопротивления изоляции рассчитываются в соответствии с ГОСТ 5.6016 «Методика расчета норм сопротивления изоляции судовых электрических сетей» в зависимости от количества электротехнических изделий, имеющих между собой электрическую связь во время измерения.

В процессе эксплуатации под действием влаги, едких паров, пыли и других факторов сопротивление изоляции снижается. Ее состояние должно периодически контролироваться, например, с помощью мегаомметра М-110. Для судовых сетей снижение сопротивления изоляции ниже 0,75 нормы не допускается. Емкостные токи утечки компенсируют включением индуктивности в нейтраль.

В городских разветвленных сетях с большим числом потребителей сопротивление изоляции вследствие воздействия различных случайных причин мало, а емкость, наоборот, велика. То есть сопротивление фазы относительно земли намного меньше сопротивления человека Z < R h .

Знание процессов, протекающих в электроустановках, позволяет энергетикам безопасно эксплуатировать оборудование любого напряжения и вида тока, выполнять ремонтные работы и техническое обслуживание электрических систем.

Избежать случаев поражения током электроустановки помогает информация, излагаемая в , ПТБ и ПТЭ - основных документов, созданных лучшими специалистами на основе анализа несчастных случаев с людьми, пострадавшими от опасных факторов, сопровождающих работу электрической энергии.

Обстоятельства и причины попадания человека под действие электрического тока

Руководящие документы по безопасности выделяют три группы причин, объясняющих поражение работников электрическим током:

1. непреднамеренное, нечаянное приближение к токоведущим частям с напряжением на расстояние, меньшее безопасного или прикосновение к ним;

2. возникновение и развитие аварийных ситуаций;

3. нарушения требований, указанных в руководящих документах, предписывающих правила поведения работников в действующих электроустановках.

Оценка опасностей поражения человека заключается в определении расчетами величин токов, которые проходят через тело пострадавшего. При этом приходится учитывать много ситуаций, когда контакты могут возникнуть в случайных местах электроустановки. К тому же, приложенное к ним напряжение изменяется в зависимости от многих причин, включающих условия и режимы работы электрической схемы, ее энергетические характеристики.

Условия поражения человека током электроустановки

Чтобы через тело пострадавшего стал протекать ток, необходимо создать электрическую цепь подключением его минимум к двум точкам схемы, обладающей разностью потенциалов - напряжением. На электрическом оборудовании возможны проявления следующих условий:

1. одновременное двухфазное или двухполюсное прикосновение к различным полюсам (фазам);

2. однофазное или однополюсное прикосновение к потенциалу схемы, когда человек имеет непосредственную гальваническую связь с потенциалом земли;

3. случайное создание контакта с проводящими элементами электроустановки, которые оказались под напряжением в результате развития аварии;

4. попадание под действие напряжения шага, когда разность потенциалов создана между точками, на которых одновременно находятся ноги или другие части тела.

При этом может возникнуть электрический контакт пострадавшего с токоведущей частью электроустановки, который рассматривается ПУЭ как прикосновение:

1. прямое;

2. либо косвенное.

В первом случае он создается непосредственным контактом с токоведущей частью, включенной под напряжение, а во втором - при прикосновениях к не изолированным элементам схемы, когда на них прошел опасный потенциал в случае развития аварии.

Чтобы определить условия безопасной эксплуатации электроустановки и подготовить для работников внутри нее рабочее место, необходимо:

1. проанализировать случаи вероятного создания путей прохождения электрического тока через организм обслуживающего персонала;

2. сравнить его максимально возможную величину с действующими минимально допустимыми нормативами;

3. принять решение о выполнении мер обеспечения электрической безопасности.

Особенности анализа условий поражения людей в электроустановках

Для оценки величины тока, проходящего через тело пострадавшего в сети постоянного или переменного напряжения, используются следующие виды обозначений для:

1. сопротивлений:

Rh - у тела человека;

R0 - для устройства заземления;

Rиз- слоя изоляции относительно контура земли;

2. токов:

Ih - через тело человека;

Iз - замыкания на контур земли;

Uc - цепи постоянного либо однофазного переменного токов;

Uл - линейных;

Uф - фазных;

Uпр - прикосновения;

Uш - шага.

При этом возможны следующие типовые схемы подключения пострадавшего к цепям напряжения в сетях:

1. постоянного тока при:

однополюсном касании контакта проводника с потенциалом, изолированным от контура земли;

однополюсном касании потенциала схемы с заземлённым полюсом;

двухполюсном контакте;

2. трехфазных сетей при;

однофазном контакте с одним из потенциальных проводников (обобщенный случай);

двухфазном контакте.

Схемы поражения в цепях постоянного тока

Однополюсный контакт человека с потенциалом, изолированным от земли

Под действием напряжения Uc по последовательно созданной цепочке из потенциала нижнего проводника, тела пострадавшего (рука-нога) и контур земли через удвоенное сопротивление изоляции среды протекает ток Ih.

Однополюсный контакт человека с заземленным потенциалом полюса

В этой схеме ситуацию усугубляет подключение к контуру земли одного потенциального провода с сопротивлением R0, близким к нулю и значительно меньшим, чем у тела пострадавшего и слоя изоляции внешней среды.

Сила искомого тока приблизительно равна отношению напряжения сети к сопротивлению человеческого тела.

Двухполюсный контакт человека с потенциалами сети

Напряжение сети напрямую прикладывается к телу пострадавшего, а ток через его организм ограничивается только его собственным незначительным сопротивлением.

Общие схемы поражения в цепях переменного трехфазного тока

Создание контакта человека между фазным потенциалом и землей

В общем случае между каждой фазой схемы и потенциалом земли имеется свое сопротивление и создается емкость. Нейтраль обмоток источника напряжения имеет обобщенное сопротивлением Zн, величина которого в разных системах заземления цепи меняется.

Формулы расчета проводимостей каждой цепочки и общей величины тока Ih через фазное напряжение Uф представлены на картинке формулами.

Образование контакта человека между двумя фазами

Наибольшую величину и опасность представляет ток, проходящий через цепочку, созданную между непосредственными контактами тела пострадавшего с фазными проводами. При этом часть тока может пройти по пути через землю и сопротивления изоляции среды.

Особенности двухфазного прикосновения

В цепях постоянного и трехфазного переменного токов создание контактов между двумя различными потенциалами наиболее опасно. При такой схеме человек попадает под действие наибольшего напряжения.

В схеме с источником питания постоянного напряжения величина тока через пострадавшего вычисляется по формуле Ih=Uc/Rh.

В трехфазной сети переменного тока это значение вычисляется по соотношению Ih=Uл/Rh=√3 Uф/Rh.

Считая, что среднее электрическое сопротивление тела человека составляет 1 килоом , рассчитаем ток, который возникает в сети постоянного и переменного напряжения 220 вольт.

В первом случае он составит: Ih=220/1000=0,22А. Этой величины в 220 мА достаточно для того, чтобы пострадавший подвергся судорожному сжатию мышц, когда без посторонней помощи он освободиться от воздействия случайного прикосновения уже не в состоянии - удерживающий ток.

Во втором случае Ih=(220· 1,732)/1000 =0,38А. При таком значении в 380 мА возникает смертельная опасность поражения.

Также обращаем внимание на то, что в сети переменного трехфазного напряжения положение нейтрали (может быть изолирована от земли или наоборот - подсоединена накоротко) очень мало влияет на величину тока Ih. Его основная доля идет не через цепочку земли, а между потенциалами фаз.

Если человек применил средства защиты, обеспечивающие его надежную изоляцию от контура земли, то они в подобной ситуации окажутся бесполезными и не помогут.

Особенности однофазного прикосновения

Трехфазная сеть с глухо заземленной нейтралью

Пострадавший прикасается к одному из фазных проводов и попадает под разность потенциалов между ним и контуром земли. Такие случаи происходят чаще всего.

Хотя напряжение фазы относительно земли меньше чем линейное в 1,732 раза, такой случай остается опасным. Ухудшить состояние пострадавшего может:

режим нейтрали и качество ее подключения;

электрические сопротивления диэлектрического слоя проводов относительно потенциала земли;

вид обуви и ее диэлектрические свойства;

сопротивление грунта в месте нахождения пострадавшего;

другие сопутствующие факторы.

Значение тока Ih в этом случае можно определить по соотношению:

Ih=Uф/(Rh+Rоб+Rп+R0).

Напомним, что сопротивления: человеческого тела Rh, обуви Rоб, пола Rп и заземления у нейтрали R0, принимаются в Омах.

Чем меньше величина знаменателя, тем сильнее создается ток. Если работник носит токопроводящую обувь, например, промочил ноги или подошвы подбиты металлическими гвоздями, и вдобавок находится на металлическом полу или сырой земле, то можно считать, что Rоб=Rп=0. Так обеспечивается самый неблагоприятный случай для жизни пострадавшего.

Ih=Uф/(Rh+R0).

При фазном напряжении в 220 вольт получим Ih=220/1000=0,22 А. Или ток смертельной опасности 220 мА.

Теперь рассчитаем вариант, когда работник использует средства защиты: диэлектрическую обувь (Rоб=45 кОм) и изолирующее основание (Rп=100 кОм).

Ih=220/(1000 +45000+10000)=0,0015 А.

Получили безопасную величину тока 1,5мА.

Трехфазная сеть с изолированной нейтралью

Здесь отсутствует прямая гальваническая связь нейтрали источника тока с потенциалом земли. Фазное напряжение приложено к сопротивлению слоя изоляции Rиз, обладающей очень высокой величиной, которая контролируется при эксплуатации и постоянно поддерживается в исправном состоянии.

Цепь протекания тока через тело человека зависит от этой величины в каждой из фаз. Если учесть все слои сопротивления току, то его величину можно просчитать по формуле: Ih=Uф/(Rh+Rоб+Rп+(Rиз/3)).

Во время самого неблагоприятного случая, когда созданы условия максимальной проводимости через обувь и пол, выражение примет вид: Ih=Uф/(Rh+(Rиз/3)).

Если рассматривать сеть 220 вольт с изоляцией слоя в 90 кОм, то получим: Ih=220/(1000+(90000/3)) =0,007 А. Такой ток в 7 мА будет хорошо ощущаться, но смертельную травму обеспечить не сможет.

Обратим внимание, что мы в рассматриваемом примере умышленно упустили сопротивление грунта и обуви. Если их учесть, то ток снизится до безопасной величины, порядка 0,0012 А или 1,2 мА.

Выводы:

1. в схемах с изолированной нейтралью безопасность работников обеспечить проще. Она напрямую зависит от качества диэлектрического слоя проводов;

2. при одинаковых обстоятельствах прикосновения к потенциалу одной фазы схема с заземленной нейтралью представляет наибольшую опасность, чем с изолированной.

Рассмотрим случай касания металлического корпуса электрического прибора, если внутри него пробита изоляция диэлектрического слоя у потенциала фазы. Когда человек прикоснется к этому корпусу, то через его тело пойдет ток на землю и далее через нейтраль к источнику напряжения.

Схема замещения показана на картинке ниже. Сопротивлением Rн обладает создаваемая прибором нагрузка.

Сопротивление изоляции Rиз совместно с R0 и Rh ограничивает ток междуфазного прикосновения. Он выражается соотношением: Ih=Uф/(Rh+Rиз+Rо).

При этом, как правило, еще на стадии проекта, выбирая материалы для случая, когда R0=0 стараются соблюдать условие: Rиз>(Uф/Ihg) -Rh.

Величина Ihg называется порогом неощутимого тока, значение которого человек не будет чувствовать.

Делаем вывод: сопротивление диэлектрического слоя всех токоведущих частей относительно контура земли определяет степень безопасности электроустановки.

По этой причине все подобные сопротивления нормированы и учтены утвержденными таблицами. С этой же целью нормируют не сами сопротивления изоляции, а токи утечек, которые через них протекают при испытаниях.

Напряжение шага

В электроустановках по разным причинам может возникнуть авария, когда потенциал фазы непосредственно касается контура земли. Если на воздушной ЛЭП один из проводов под действием различного типа механических нагрузок оборвался, то как раз в этом случае и проявляется подобная ситуация.

При этом в месте контакта провода с землей образуется ток, который создает вокруг точки касания зону растекания - площадку, на поверхности которой появляется электрический потенциал. Его величина зависит от тока замыкания Iз и удельного состояния почвы r.

Человек, оказавшийся в границах этой зоны, попадает под действие напряжения шага Uш, как показано на левой половинке картинки. Площадь зоны растекания ограничивается контуром, где потенциал отсутствует.

Значение напряжения шага рассчитывается по формуле: Uш=Uз∙β1∙β2.

В ней учитывается напряжение фазы в месте растекания тока - Uз, которое уточняется коэффициентами характеристик растекания напряжения β1 и влияния сопротивлений обуви и ног β2. Величины β1 и β2 публикуются в справочниках.

Значение тока сквозь тело пострадавшего вычисляется выражением: Ih=(Uз∙β1∙β2)/ Rh.

На правой части рисунка в положении 2 пострадавший создает контакт с замкнувшим на землю потенциалом провода. Он оказывается под влиянием разности потенциалов между точкой касания рукой и контуром земли, которая выражается напряжением прикосновения Uпр.

В этой ситуации ток вычисляют по выражению: Ih=(Uф.з.∙α )/ Rh

Значения коэффициента растекания α могут меняться в пределах 0÷1 и учитывают характеристики, влияющие на Uпр.

В рассмотренной ситуации действуют те же выводы, что и при создании однофазного контакта пострадавшим в нормальном режиме эксплуатации электроустановки.

Если же человек расположен за пределами зоны растекания тока, то он находится в безопасной зоне.

Исследование опасности поражения человека током в трёхфазных электрических сетях напряжением до 1000 В

Цель работы:

Ознакомиться с приёмами исследования опасности поражения током в трёхфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 в и изучить технические способы защиты от такого поражения.

Порядок выполнения

1. Ознакомиться с общими сведениями.
2. Оценить согласно варианту (табл. 1) по величине тока, проходящего через тело человека, опасность прикосновения к фазе двух типов трёхфазных электросетей:

• четырёхпроводной с глухозаземлённой нейтралью
• трёхпроводной с изолированной нейтралью

В каждой сети рассмотреть с использованием эквивалентных схем по два случая прикосновения:

• с учётом сопротивления обуви (Rоб) и пола (Rпол);
• без учёта сопротивления Rоб и Rпол (принять их равными нулю) и сделать вывод о влиянии этих сопротивлений на степень поражение электрическим током.

3. Сравнить между собой трёхфазные электросети по степени опасности поражения человека током.

4. Ознакомиться и законспектировать сведения о причинах поражения электрическим током и технических способах и средствах защиты от поражения ими.

Общие сведения

Известно, что электрическая энергия удобнее и безопаснее любой из известных форм энергий. Однако и при её использовании существуют определённая вероятность поражения человека током.

Все случаи поражения человека током являются результатом замыкания электрической цепи через его тело, или, иначе говоря, результатом прикосновения человека к двум точкам цепи, между которыми существует напряжение. Опасность такого прикосновения оценивается силой тока (Ih), проходящего через тело человека. Величину силы тока определяет закон Ома:

где U - напряжение, под которое попал человек, В;

R - полное сопротивление участка цепи, элементом которой стал человек, Ом.

Из формулы (1) видно, что сила зависит от двух величин – напряжение и сопротивления. Такая зависимость подсказывает два главных подхода в обеспечении безопасности человека от поражения током – снижение напряжения и увеличение сопротивления. Однако, это самые общие соображения.

Углубляясь же в анализ условий поражения человека током, можно отметить, что степень поражения человека электрическим током зависит от того:

• в какую электрическую сеть он включился;
• каким оказалось включение.

В системе энергоснабжения используются два вида электросетей:

• трёхфазная электросеть с глухозаземлённой нейтралью (4-х проводная);
• трёхфазная электросеть с изолированной нейтралью (3-х проводная).

Глухозаземлённой нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (2 – 8 Ом).

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединённая к заземляющему устройству или присоединённая через аппараты, компенсирующие ёмкостный ток в сети, трансформатор напряжения или другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трёхфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение – это прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

При этом электрическая цепь тока, проходящего через человека, включает в себя, кроме сопротивления тела человека (Rh), также сопротивление пола (Rпол), сопротивление обуви (Rоб) и заземление нейтрали источника тока (Rо).

В случае прикосновения человека к фазному проводу трёхфазной сети с глухозаземлённой нейтралью ток будет:

, (2)

где U ф - фазное напряжение, В = 220;

U л - линейное напряжение, В = 380;

А в случае прикосновения человека к фазному проводу трёхфазной сети с изолированной нейтралью ток будет:

, (3)

где R u - сопротивление изоляции проводов.

Двухфазное включение - это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При этом человек находится под линейным напряжением, которое в раза больше фазного. Такое включение наиболее опасно. Силу тока, проходящего через тело человека, определяют при этом соотношением:

, (4)

где, обозначения те же.

Задачи

N 1. Определить по варианту (табл. 1) силу тока, проходящего через тело человека, при однофазном его прикосновении к неизолированным токоведущим частям трёхфазной электросети с глухозаземлённой нейтралью с учётом и без учёта сопротивлений пола и обуви. После расчётов сделать вывод об их влиянии на степень поражения электрическим током.

N 2. Определить по варианту (табл. 1) силу тока, проходящего через тело человека, при однофазном его прикосновении к неизолированным токоведущим частям электросети с изолированной нейтралью с учётом и без учёта сопротивлений пола и обуви. По результатам расчётов сделать вывод о влиянии сопротивлений пола и обучи на степень опасности поражения током, а также сравнить по степени электробезопасности оба типа электросетей.

Таблица 1

Основные причины поражения человека электрическим током

1. Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям электроустановки.
2. Прикосновение к незаземлённым корпусам машин и трансформаторов с повреждённой изоляцией.
3. Несоблюдение правил технической эксплуатации электроустановок.
4. Работа с неисправными ручными электроинструментами.
5. Работа без защитных изолирующих и предохранительных приспособлений.
6. Шаговое напряжение на поверхности земли в результате обрыва токонесу-щего провода.

Технические способы защиты от поражения электрическим током.

1. Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Суть заземления заключается в том, что все конструкции из металла, могущие оказаться под напряжением, соединяют с заземляющим устройством через малое сопротивление. Это сопротивление должно быть во много раз меньше, чем сопротивление человека (R h = 1000 кОм). В случае замыкания на корпус аппарата основная часть тока пройдёт через заземляющее устройство (рис. 4).
2. Защитное зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Такое электрическое соединение превращает всякое замыкание токоведущих частей на землю в однофазное короткое замыкание, а это обеспечивает срабатывание «защиты» (предохранителей, автоматов и пр.), отключение повреждённой установки от питающей сети (рис. 5).
3. Защитное отключение . При нём используют реле напряжения, соеди-нённое с металлическими нетоковедущими частями оборудования, которые могут оказаться под напряжением. При замыкании фазы на корпус, при снижении сопротивления изоляции фаз или при появлении в сети более высокого напряжения происходит автоматическое отключение электроустановки от источника питания (рис. 6).
4. Выравнивание потенциалов . Для этого снижают напряжение (сближают потенциалы) между точками электрической цепи, к которым человек может прикоснуться и на которых может стоять.
5. Малые напряжения (не более 420 В) уменьшают опасность поражения человека электрическим током. Их используют для питания электроинструмента, светильников местного освещения, переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных.
6. Электрическое разделение сети . Сеть разделяют на отдельные, не связанные между собой участки, с использованием раздельных трансформаторов (на каждый электроприёмник свой трансформатор). Эти трансформаторы электроприёмники от общей сети и, следовательно, предотвращают воздействие на них токов утечки, замыканий на землю. Тем самым исключаются условия, которые могут привести к электротравме.
7. Изоляция - обеспечивает недоступность к токоведущим частям электроустановки. Исправная изоляция – основное условие электробезопасности. Однако в процессе эксплуатации изоляция подвергается воздействиям, приводящим её к старению. Главное из них – нагревание её рабочими и пусковыми токами, токами короткого замыкания или от посторонних источников. Нужен периодический контроль её состояние. Сопротивление изоляции не должно быть менее 0.5 мОм.
8. Ограждение токоведущих частей чаще всего предусматривается конструкцией электрооборудования. Корпуса, кожухи, щитки препятствуют случайным прикосновениям к ним. Голые провода, шины, открытые приборы и аппараты помещают в шкафы, ящики или закрывают сплошным или сетчатым ограждением (высотой 1.7 – 2 м).
9. Блокировка не позволяет открыть ограждения, когда электроустановка под напряжением и автоматически снимает напряжение при раскрытии ограждения.
10. Сигнализация световая и звуковая применяется в электроустановках в сочетании с другими мерами защиты от поражения электрическим током.
11. Средства защиты при обслуживании электроустановок. К ним относятся: изолирующие штанги, измерительные и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки и инструменты с изолирующими ручками, а так же диэлектрические колпаки, галоши, коврики, изолирующие подставки, переносные заземления, оградительные устройства, плакаты и знаки безопасности. Кроме перечисленных электрозащитных средств при необходимости применяются индивидуальные средства защиты (очки, каски, противогаз, рукавицы, предохранительные монтёрские пояса, страховочные канаты).

Двухфазное (двухполюсное) прикосновение более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение. Ток через человека рассчитывается по формуле:

прикосновение человека к двум фазам Для сети постоянного тока 220 В ток через тело человека будет равен:

Этот ток является неотпускающим и человек не может освободиться от него без посторонней помощи.

10.Ток, проходящий через тело человека , п 2-х проводной сети изолированной от земли (схема, формула).

Очевидно, что чем лучше изоляция проводов относительно земли , тем меньше опасность однофазного (и двухфазного) прикосновения к проводу .

11.Ток, проходящий через тело человека , п ри однофазном прикосновении в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом (схема, формула).

где:
- сопротивление заземления провода. Очевидно, что при
человек оказывается практически под полным напряжением сети, а ток через тело человека имеет наибольшее значение.

12.Ток, проходящий через тело человека , п ри однофазном прикосновении в 3-х фазной сети с заземлённой нейтралью (схема, формула).

(2.3)

13.Ток, проходящий через тело человека , п ри однофазном прикосновении в 3-х фазной сети с изолированной нейтралью (схема, формула).

(2.5)

14.Замыкания на корпус в электроустановках.

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

15.Замыкания на землю в электроустановках.

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

16.Классификация электроустановок и помещений.

Условно электроустановки можно разделить на: -электроустановки до 1 кВ; -электроустановки выше 1 кВ; -электроустановки с малым напряжением (не более 42 В); -электроустановки с малыми токами замыкания на землю (I з 500А); -электроустановки с большими токами замыкания на землю (I з 500А). В отношении опасности поражения людей электрическим током помещения различаются на:

* Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность;

* Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:

Сырость или токопроводящая пыль;

Токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

высокая температура;

Возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющих соединение с землей, технологическим аппаратом, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой.

* Особо опасные помещения, характеризуются наличием одного из следующих условий:

Особая сырость;

Химически активная или органическая среда;

Одновременно два или более условий повышенной опасности.