Hvordan vurderes risikoen for personskade ved strømmen til en elektrisk installasjon i elektriske nettverk med forskjellige konfigurasjoner?

Kunnskap om prosessene som foregår i elektriske installasjoner gjør at kraftingeniører trygt kan betjene utstyr med enhver spenning og type strøm, for å utføre reparasjonsarbeid og vedlikehold av elektriske systemer.

For å unngå tilfeller av elektrisk støt til en elektrisk installasjon, må informasjonen i PUE, PTB og PTE — hoveddokumentene laget av de beste spesialistene basert på analyse av ulykker med mennesker skadet av farlige faktorer som følger med driften av elektrisk energi.

Omstendigheter og årsaker til å utsette en person for elektrisk strøm

Sikkerhetsveiledningsdokumentene skiller tre grupper av årsaker som forklarer elektrosjokk av arbeidere:

1. tilsiktet, utilsiktet tilnærming til spenningsførende deler med spenning på en avstand som er mindre enn sikker eller berøring av dem;

2. oppkomst og utvikling av nødsituasjoner;

3.brudd på kravene spesifisert i håndbøkene som foreskriver oppførselsregler for arbeidere i eksisterende elektriske installasjoner.

Vurderingen av faren for skade på en person består i å bestemme ved beregninger størrelsen på strømmene som går gjennom offerets kropp. Samtidig må det tas hensyn til mange situasjoner når kontakter kan oppstå på tilfeldige steder på en elektrisk installasjon. I tillegg varierer spenningen som påføres dem avhengig av mange årsaker, inkludert forholdene og driftsmåtene til den elektriske kretsen, dens energiegenskaper.

Forhold for personskade fra elektrisk strøm

For at strømmen skal flyte gjennom offerets kropp, er det nødvendig å lage en elektrisk krets ved å koble til minst to punkter på kretsen som har en potensiell forskjell - spenning. Følgende forhold kan oppstå med elektrisk utstyr:

1. Samtidig to-fase eller to-pol berøring av forskjellige poler (faser);

2. enfaset eller enpolet kontakt med kretspotensialet, når en person har en direkte galvanisk forbindelse med jordpotensialet;

3. ved et uhell skaper kontakt med ledende elementer i den elektriske installasjonen som var under spenning som følge av utviklingen av ulykken;

4. faller under handlingen av trinnspenningen, når det skapes en potensiell forskjell mellom punktene der bena eller andre deler av kroppen befinner seg samtidig.

I dette tilfellet kan det oppstå elektrisk kontakt mellom offeret med den strømførende delen av den elektriske installasjonen, som av PUE anses som rørende:

1. direkte;

2. eller indirekte.

I det første tilfellet skapes det ved direkte kontakt med en strømførende del koblet under spenning, og i det andre ved å berøre ikke-isolerte elementer i kretsen når et farlig potensial har passert gjennom dem i tilfelle en ulykke.

For å bestemme betingelsene for sikker drift av en elektrisk installasjon og forberede en arbeidsplass for arbeidere i den, er det nødvendig:

1. å analysere tilfellene av mulig opprettelse av veier for passasje av elektrisk strøm gjennom kroppen til servicepersonell;

2. sammenligner dens maksimalt mulige verdi med gjeldende minimum tillatte standarder;

3. fatter vedtak om å iverksette tiltak for å ivareta elsikkerheten.

Kjennetegn ved analysen av forholdene for skade på personer i elektriske installasjoner

For å estimere størrelsen på strømmen som går gjennom offerets kropp i et nettverk med DC- eller AC-spenning, brukes følgende typer betegnelser for:

1. motstander:

• Rh — i menneskekroppen;

• R0 — for jordingsenhet;

Ris — isolerende lag i forhold til jordens kontur;

2. strømmer:

Ih — gjennom menneskekroppen;

Iz — kortslutning til jordsløyfen;

3. påkjenninger;

Uc — kretser med konstant eller enfaset vekselstrøm;

Ul — lineær;

Uf — fase;

Upr — berører;

Øre - trinn.

I dette tilfellet er følgende typiske ordninger for å koble offeret til spenningskretsene i nettverkene mulig:

1. likestrøm ved:

• enpolet kontakt av en ledningskontakt med et potensial isolert fra jordkretsen;

• unipolar kontakt av kretspotensialet med en jordet pol;

• bipolar kontakt;

2. trefasenett ved;

• enfasekontakt med en av de potensielle lederne (generalisert tilfelle);

• to-fase kontakt.

Feilkretser i DC-kretser

Enpolet menneskelig kontakt med potensial isolert fra jorden

Under påvirkning av spenningen Uc går en strøm Ih gjennom den doblete isolasjonsmotstanden til mediet gjennom den sekvensielt opprettede kretsen av potensialet til den nedre lederen, offerets kropp (arm-ben) og jordsløyfen.

Enpolet menneskelig kontakt med jordpolpotensial

I denne kretsen forverres situasjonen ved å koble til jordkretsen en potensiell leder med en motstand R0, nær null og mye lavere enn offerets kropp og det isolerende laget til det ytre miljøet.

Styrken til den nødvendige strømmen er omtrent lik forholdet mellom nettspenningen og motstanden til menneskekroppen.

Bipolar menneskelig kontakt med nettverkspotensialer

Nettspenning tilføres direkte til offerets kropp, og strømmen gjennom kroppen begrenses kun av hans egen ubetydelige motstand.

Generelle feilmønstre i trefasede vekselstrømkretser

Etablering av menneskelig kontakt mellom fasepotensial og grunn

I utgangspunktet er det en motstand mellom hver fase av kretsen og et jordpotensial og kapasitans er opprettet. Null av viklingene til spenningskilden har en generalisert motstand Zn, hvis verdi varierer i forskjellige jordingssystemer i kretsen.

Formlene for beregning av ledningsevnen til hver krets og den totale verdien av strømmen Ih gjennom fasespenningen Uf er vist på bildet med formlene.

Dannelse av menneskelig kontakt mellom to faser

Den største verdien og faren er strømmen som går gjennom kretsen, opprettet mellom de direkte kontaktene til offerets kropp med faselederne. I dette tilfellet kan en del av strømmen passere langs banen gjennom bakken og isolasjonsmotstanden til mediet.

Kjennetegn ved bifasisk berøring

I DC- og trefase-vekselstrømkretser er det farligst å få kontakter mellom to forskjellige potensialer. Med denne ordningen faller en person under påvirkning av det største stresset.

I en krets med konstant spenningsforsyning beregnes strømmen gjennom offeret med formelen Ih = Uc / Rh.

I et trefaset AC-nettverk beregnes denne verdien i henhold til forholdet Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Gitt at den gjennomsnittlige elektriske motstanden til menneskekroppen er 1 kilohm, beregner vi strømmen som oppstår i nettverket med en konstant og vekselspenning på 220 volt.

I det første tilfellet vil det være: Ih = 220/1000 = 0,22A. Denne verdien på 220 mA er tilstrekkelig til at offeret får en krampaktig muskelsammentrekning når han uten hjelp ikke lenger er i stand til å frigjøre seg fra virkningene av en utilsiktet berøring - holdestrømmen.

I det andre tilfellet Ih = (220·1,732)/1000 = 0,38A. Ved denne verdien på 380 mA er det en dødelig fare for skade.

Vi legger også merke til det faktum at i et trefaset nettverk med vekselspenning har posisjonen til nøytralen (den kan isoleres fra bakken eller omvendt kortslutning) svært liten innflytelse på verdien av strømmen Ih . Dens hovedandel går ikke gjennom jordkretsen, men mellom fasepotensialene.

Hvis en person har brukt verneutstyr som sikrer hans pålitelige isolasjon fra jordens kontur, vil de i en slik situasjon være ubrukelige og vil ikke hjelpe.

Egenskaper til en enfaset kran

Et trefaset nettverk med en solid jordet nøytral

Offeret berører en av faseledningene og faller under potensialforskjellen mellom den og jordkretsen. Slike tilfeller forekommer oftest.

Selv om fase-til-jord-spenningen er 1.732 ganger mindre enn nettspenningen, er et slikt tilfelle fortsatt farlig. Offerets tilstand kan forverres:

• nøytral modus og dens tilkoblingskvalitet;

• elektrisk motstand til det dielektriske laget av lederne i forhold til jordpotensialet;

• type sko og deres dielektriske egenskaper;

• jordmotstand på stedet til offeret;

• andre relaterte faktorer.

Verdien av gjeldende Ih i dette tilfellet kan bestemmes fra forholdet:

Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + R0).

Husk at motstandene til menneskekroppen Rh, skoene Rb, gulvet Rp og bakken ved nøytral R0 er tatt i ohm.

Jo mindre nevneren er, desto sterkere er strømmen. Hvis for eksempel en ansatt bruker ledende sko, føttene er våte eller føttene er foret med metallspiker, og han også er på et metallgulv eller våt jord, kan vi anta at Rb = Rp = 0. Dette garanterer verste tilfelle for offerets liv.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Med en fasespenning på 220 volt får vi Ih = 220/1000 = 0,22 A. Eller en dødelig strøm på 220 mA.

La oss nå beregne alternativet når arbeideren bruker verneutstyr: dielektriske sko (Rp = 45 kOhm) og isolerende base (Rp = 100 kOhm).

Ih = 220/(1000+ 45000 + 10000) = 0,0015 A.

Den oppnådde en sikker strømverdi på 1,5 mA.

Trefasenett med isolert nøytral

Det er ingen direkte galvanisk kobling av nøytralen til strømkilden til jordpotensialet. Fasespenningen påføres motstanden til isolasjonslaget Rot, som har en meget høy verdi, som kontrolleres under drift og hele tiden holdes i god stand.

Kjeden av strømflyt gjennom menneskekroppen avhenger av denne verdien i hver av fasene.Hvis vi tar hensyn til alle lag med strømmotstand, kan verdien beregnes med formelen: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

I verste fall, når det legges til rette for maksimal ledningsevne gjennom skoene og gulvet, vil uttrykket ha formen: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Hvis vi vurderer et 220-volts nettverk med en lagisolasjon på 90 kΩ, får vi: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. En slik strøm på 7 mA vil føles bra, men den kan ikke forårsake en dødelig skade.

Merk at vi med vilje har utelatt jord- og skomotstand i dette eksemplet. Hvis vi tar hensyn til dem, vil strømmen avta til en sikker verdi, i størrelsesorden 0,0012 A eller 1,2 mA.

Konklusjoner:

1. I systemer med en isolert nøytral modus er det lettere å sikre arbeidernes sikkerhet. Dette avhenger direkte av kvaliteten på det dielektriske laget av ledningene;

2. Under de samme omstendighetene, ved å berøre potensialet til en fase, er en krets med en jordet nøytral farligere enn en isolert.

Nødmodus for en enfaset kontakt i et trefaset nettverk med en jordet nøytral

La oss vurdere tilfellet med å berøre metalllegemet til en elektrisk enhet, hvis isolasjonen til det dielektriske laget ved fasepotensialet er ødelagt inne i det. Når en person berører denne kroppen, vil strømmen flyte gjennom kroppen til jord og deretter gjennom nøytralen til en spenningskilde.

Den tilsvarende kretsen er vist på bildet nedenfor. Motstanden Rn eies av belastningen skapt av enheten.

Isolasjonsmotstanden Rot sammen med R0 og Rh begrenser kontaktstrømmen mellom fasene. Det uttrykkes ved forholdet: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

I dette tilfellet, som regel, selv på designstadiet, ved å velge materialer for saken når R0 = 0, prøver de å overholde betingelsen: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Verdien av Ihg kalles terskelen for umerkelig strøm, verdien som en person ikke vil føle.

Vi konkluderer: motstanden til det dielektriske laget av alle strømførende deler til jordkonturen bestemmer graden av sikkerhet for den elektriske installasjonen.

Av denne grunn er alle slike motstander normalisert og rapportert fra de godkjente tabellene. For samme formål normaliseres ikke selve isolasjonsmotstandene, men lekkasjestrømmene som passerer gjennom dem under testene.

Trinnspenning

I elektriske installasjoner kan det av ulike årsaker skje en ulykke når fasepotensialet direkte berører jordsløyfen. Hvis en av lederne på en luftledning bryter under påvirkning av forskjellige typer mekaniske belastninger, oppstår i dette tilfellet en lignende situasjon.

I dette tilfellet genereres en strøm ved kontaktpunktet til lederen med bakken, noe som skaper en diffusjonssone rundt kontaktpunktet - et område på overflaten som et elektrisk potensial vises på. Verdien avhenger av lukkestrømmen Ic og den spesifikke jordtilstanden r.

En person som faller innenfor grensene til denne sonen, faller under påvirkning av spenningen til Ush-foten, som vist i venstre halvdel av bildet. Området til diffusjonssonen er avgrenset av konturen der det ikke er noe potensial.

Trinnspenningsverdien beregnes med formelen: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Den tar hensyn til fasespenningen på punktet for strømfordeling — Uz, som bestemmes av koeffisientene til spenningsfordelingskarakteristikkene β1 og påvirkningen av motstandene til sko og ben β2. Verdiene til β1 og β2 er publisert i oppslagsverk.

Verdien av strømmen gjennom offerets kropp beregnes ved å bruke uttrykket: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

På høyre side av figuren, i posisjon 2, får offeret kontakt med jordpotensialet til lederen. Den påvirkes av potensialforskjellen mellom håndkontaktpunktet og jordkonturen, som uttrykkes av berøringsspenningen Upr.

I denne situasjonen beregnes strømmen ved å bruke uttrykket: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Verdiene til spredningskoeffisienten α kan variere innenfor 0 ÷ 1 og tar hensyn til egenskapene som påvirker Upr.

I den aktuelle situasjonen gjelder de samme konklusjonene som ved enfasekontakt med offeret under normal drift av den elektriske installasjonen.

Hvis en person befinner seg utenfor gjeldende spredningssone, er vedkommende i en trygg sone.