Hur bedöms risken för skada för en person av strömmen i en elinstallation i elnät med olika konfigurationer?

Kunskap om de processer som äger rum i elektriska installationer gör det möjligt för kraftingenjörer att säkert driva utrustning med vilken spänning och typ av ström som helst, för att utföra reparationsarbete och underhåll av elektriska system.

För att undvika fall av elektriska stötar på en elektrisk installation, bör informationen i PUE, PTB och PTE — de viktigaste dokumenten skapade av de bästa specialisterna baserat på analys av olyckor med personer som skadats av farliga faktorer som åtföljer driften av elektrisk energi.

Omständigheter och orsaker till att en person utsätts för elektrisk ström

Säkerhetsdokumenten särskiljer tre grupper av orsaker som förklarar elstötning av arbetare:

1. Avsiktligt, oavsiktligt närmande till spänningsförande delar med spänning på ett mindre avstånd än säkert eller beröring av dem;

2. uppkomst och utveckling av nödsituationer;

3.brott mot kraven som anges i manualerna som föreskriver arbetstagarnas beteende i befintliga elektriska installationer.

Bedömningen av faran för skada på en person består i att genom beräkningar bestämma storleken på de strömmar som passerar genom offrets kropp. Samtidigt måste många situationer beaktas då kontakter kan uppstå på slumpmässiga ställen på en elinstallation. Dessutom varierar spänningen som appliceras på dem beroende på många skäl, inklusive villkoren och driftsätten för den elektriska kretsen, dess energiegenskaper.

Förutsättningar för personskador från elektrisk ström

För att ström ska flöda genom offrets kropp är det nödvändigt att skapa en elektrisk krets genom att ansluta minst två punkter i kretsen som har en potentialskillnad - spänning. Följande tillstånd kan uppstå med elektrisk utrustning:

1. Samtidig tvåfas eller tvåpolig beröring av olika poler (faser);

2. enfas eller enpolig kontakt med kretspotentialen, när en person har en direkt galvanisk förbindelse med jordpotentialen;

3. oavsiktligt skapa kontakt med ledande element i den elektriska installationen som var under spänning till följd av olyckans utveckling;

4. faller under verkan av stegspänningen, när en potentialskillnad skapas mellan de punkter på vilka benen eller andra delar av kroppen är belägna samtidigt.

I det här fallet kan offrets elektriska kontakt med den strömförande delen av den elektriska installationen inträffa, vilket av PUE anses vara berörande:

1. direkt;

2. eller indirekt.

I det första fallet skapas det genom direkt kontakt med en spänningsförande del ansluten under spänning, och i det andra genom att röra oisolerade delar av kretsen när en farlig potential har passerat genom dem i händelse av en olycka.

För att bestämma villkoren för säker drift av en elektrisk installation och för att förbereda en arbetsplats för arbetare i den, är det nödvändigt:

1. att analysera fall av eventuellt skapande av vägar för passage av elektrisk ström genom servicepersonalens kropp;

2. jämför dess högsta möjliga värde med nuvarande lägsta tillåtna standarder;

3. fattar beslut om att genomföra åtgärder för att säkerställa elsäkerheten.

Egenskaper för analysen av villkoren för skador på människor i elektriska installationer

För att uppskatta storleken på strömmen som passerar genom offrets kropp i ett nätverk med DC- eller AC-spänning, används följande typer av beteckningar för:

1. motstånd:

• Rh — i människokroppen;

• R0 — för jordningsanordning;

Ris — isolerande skikt i förhållande till jordens kontur;

2. strömmar:

Ih — genom människokroppen;

Iz — kortslutning till jordslingan;

3. betonar;

Uc — kretsar med konstanta eller enfasiga växelströmmar;

Ul — linjär;

Uf — fas;

Upr — berör;

Öronsteg.

I det här fallet är följande typiska scheman för att ansluta offret till spänningskretsarna i nätverken möjliga:

1. likström vid:

• enpolig kontakt av en trådkontakt med en potential isolerad från jordkretsen;

• unipolär kontakt av kretspotentialen med en jordad pol;

• bipolär kontakt;

2. trefasnät vid;

• enfaskontakt med en av de potentiella ledarna (generaliserat fall);

• tvåfaskontakt.

Felkretsar i DC-kretsar

Enpolig mänsklig kontakt med potential isolerad från jorden

Under påverkan av spänningen Uc passerar en ström Ih genom mediets dubblerade isolationsresistans genom den sekventiellt skapade kretsen av potentialen för den nedre ledaren, offrets kropp (arm-ben) och jordslingan.

Enpolig mänsklig kontakt med jordpolpotential

I denna krets förvärras situationen genom att ansluta en potentiell ledare till jordkretsen med ett motstånd R0, nära noll och mycket lägre än offrets kropp och det isolerande skiktet i den yttre miljön.

Styrkan hos den erforderliga strömmen är ungefär lika med förhållandet mellan nätspänningen och motståndet hos människokroppen.

Bipolär mänsklig kontakt med nätverkspotentialer

Nätspänning appliceras direkt på offrets kropp, och strömmen genom hans kropp begränsas endast av hans eget försumbara motstånd.

Allmänna felmönster i trefasiga växelströmskretsar

Upprättande av mänsklig kontakt mellan faspotential och mark

I grund och botten finns det ett motstånd mellan varje fas i kretsen och en jordpotential och kapacitans skapas. Nollan av lindningarna av spänningskällan har ett generaliserat motstånd Zn, vars värde varierar i olika jordsystem i kretsen.

Formlerna för att beräkna ledningsförmågan för varje krets och det totala värdet av strömmen Ih genom fasspänningen Uf visas i bilden med formlerna.

Bildandet av mänsklig kontakt mellan två faser

Det största värdet och faran är strömmen som passerar genom kretsen, skapad mellan de direkta kontakterna av offrets kropp med fasledarna. I detta fall kan en del av strömmen passera längs vägen genom marken och mediets isolationsresistans.

Egenskaper för bifasisk beröring

I DC och trefasiga AC-kretsar är det farligast att skapa kontakter mellan två olika potentialer. Med detta schema faller en person under påverkan av den största stressen.

I en krets med konstant spänningsförsörjning beräknas strömmen genom offret med formeln Ih = Uc / Rh.

I ett trefas AC-nätverk beräknas detta värde enligt förhållandet Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Med tanke på att människokroppens genomsnittliga elektriska motstånd är 1 kilohm, beräknar vi strömmen som uppstår i nätverket med en konstant och växelspänning på 220 volt.

I det första fallet blir det: Ih = 220/1000 = 0,22A. Detta värde på 220 mA är tillräckligt för att offret ska drabbas av en konvulsiv muskelkontraktion när han utan hjälp inte längre kan frigöra sig från effekterna av en oavsiktlig beröring - hållströmmen.

I det andra fallet Ih = (220·1,732)/1000 = 0,38A. Vid detta värde på 380 mA finns det en dödlig risk för skador.

Vi uppmärksammar också det faktum att i ett trefasnät med växelspänning har nollpunktens position (den kan isoleras från marken eller omvänd kortslutning) mycket liten inverkan på värdet av strömmen Ih . Dess huvudandel går inte genom jordkretsen, utan mellan faspotentialerna.

Om en person har använt skyddsutrustning som säkerställer hans tillförlitliga isolering från jordens kontur, kommer de i en sådan situation att vara värdelösa och kommer inte att hjälpa.

Egenskaper för en enfasig kran

Ett trefasnät med en solid jordad neutral

Offret rör vid en av fasledningarna och faller under potentialskillnaden mellan den och jordkretsen. Sådana fall förekommer oftast.

Även om fas-till-jord-spänningen är 1,732 gånger lägre än nätspänningen, är ett sådant fall fortfarande farligt. Offrets tillstånd kan förvärras:

• neutralläge och dess anslutningskvalitet;

• elektriskt motstånd hos ledarnas dielektriska skikt i förhållande till jordpotentialen;

• typ av skor och deras dielektriska egenskaper;

• jordmotstånd på platsen för offret;

• andra relaterade faktorer.

Värdet på den nuvarande Ih i detta fall kan bestämmas från förhållandet:

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

Kom ihåg att motstånden hos människokroppen Rh, skorna Rb, golvet Rp och marken vid neutral R0 tas i ohm.

Ju mindre nämnare, desto starkare ström. Om till exempel en anställd bär ledande skor, hans fötter är våta eller hans fötter är fodrade med metallspik, och han också är på ett metallgolv eller våt jord, då kan vi anta att Rb = Rp = 0. Detta garanterar värsta fall för offrets liv.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Med en fasspänning på 220 volt får vi Ih = 220/1000 = 0,22 A. Eller en dödlig ström på 220 mA.

Låt oss nu beräkna alternativet när arbetaren använder skyddsutrustning: dielektriska skor (Rp = 45 kOhm) och isolerande bas (Rp = 100 kOhm).

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

Den fick ett säkert strömvärde på 1,5 mA.

Trefasnät med isolerad neutral

Det finns ingen direkt galvanisk anslutning av strömkällans nolla till jordpotential. Fasspänningen appliceras på motståndet hos det isolerande skiktet Rot, som har ett mycket högt värde, som kontrolleras under drift och ständigt hålls i gott skick.

Strömkedjan genom människokroppen beror på detta värde i var och en av faserna.Om vi ​​tar hänsyn till alla lager av strömmotstånd, kan dess värde beräknas med formeln: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

I värsta fall, när förutsättningar skapas för maximal ledningsförmåga genom skorna och golvet, kommer uttrycket att ta formen: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Om vi ​​betraktar ett 220-voltsnät med en lagerisolering på 90 kΩ får vi: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. En sådan ström på 7 mA kommer att kännas bra, men den kan inte orsaka en dödlig skada.

Observera att vi avsiktligt har utelämnat jord- och skomotstånd i detta exempel. Om vi ​​tar hänsyn till dem kommer strömmen att minska till ett säkert värde, i storleksordningen 0,0012 A eller 1,2 mA.

Slutsatser:

1. I system med isolerat neutralläge är det lättare att garantera arbetarnas säkerhet. Detta beror direkt på kvaliteten på det dielektriska lagret av ledningarna;

2. Under samma omständigheter är en krets med jordad nolla farligare än en isolerad krets när den rör potentialen för en fas.

Nödläge för en enfaskontakt i ett trefasnät med jordad nol

Låt oss överväga fallet med beröring av metallkroppen på en elektrisk anordning, om isoleringen av det dielektriska skiktet vid faspotentialen är bruten inuti den. När en person rör vid denna kropp kommer ström att flyta genom kroppen till jord och sedan genom nollan till en spänningskälla.

Motsvarande krets visas på bilden nedan. Motståndet Rn ägs av belastningen som skapas av enheten.

Isolationsresistansen Rot tillsammans med R0 och Rh begränsar kontaktströmmen mellan faserna. Det uttrycks med förhållandet: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

I det här fallet, som regel, även på designstadiet, när de väljer material för fallet när R0 = 0, försöker de följa villkoret: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Värdet på Ihg kallas tröskeln för omärklig ström, vars värde en person inte kommer att känna.

Vi drar slutsatsen: motståndet hos det dielektriska skiktet av alla strömförande delar mot markkonturen bestämmer graden av säkerhet för den elektriska installationen.

Av denna anledning normaliseras alla sådana resistanser och rapporteras från de godkända tabellerna. För samma ändamål normaliseras inte själva isolationsmotstånden, utan läckströmmarna som passerar genom dem under testerna.

Stegspänning

I elektriska installationer kan av olika anledningar en olycka inträffa när faspotentialen direkt berör jordslingan. Om en av ledarna på en luftledning går sönder under påverkan av olika typer av mekaniska belastningar, uppstår i det här fallet en liknande situation.

I detta fall genereras en ström vid kontaktpunkten för ledaren med marken, vilket skapar en diffusionszon runt kontaktpunkten - ett område på vars yta en elektrisk potential uppträder. Dess värde beror på stängningsströmmen Ic och det specifika markförhållandet r.

En person som faller inom gränserna för denna zon faller under påverkan av Ush-fotens spänning, som visas i den vänstra halvan av bilden. Området för diffusionszonen begränsas av konturen där det inte finns någon potential.

Stegspänningsvärdet beräknas med formeln: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Det tar hänsyn till fasspänningen vid punkten för strömfördelning — Uz, som bestäms av koefficienterna för spänningsfördelningsegenskaperna β1 och påverkan av motstånden hos skor och ben β2. Värdena för β1 och β2 publiceras i referensböcker.

Värdet på strömmen genom offrets kropp beräknas med hjälp av uttrycket: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

På höger sida av figuren, i position 2, får offret kontakt med ledarens jordpotential. Den påverkas av potentialskillnaden mellan handkontaktpunkten och jordkonturen, som uttrycks av beröringsspänningen Upr.

I denna situation beräknas strömmen med hjälp av uttrycket: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Värdena på dispersionskoefficienten α kan variera inom 0 ÷ 1 och tar hänsyn till de egenskaper som påverkar Upr.

I den aktuella situationen gäller samma slutsatser som vid enfaskontakt med offret under normal drift av den elektriska installationen.

Om en person befinner sig utanför den aktuella spridningszonen befinner han sig i en säker zon.