Kako se ocenjuje nevarnost poškodbe osebe s tokom električne napeljave v električnih omrežjih z različnimi konfiguracijami?

Poznavanje procesov, ki potekajo v električnih inštalacijah, omogoča inženirjem energetike varno upravljanje opreme s katero koli napetostjo in vrsto toka, izvajanje popravil in vzdrževanje električnih sistemov.

Da bi se izognili primerom električnega udara električne napeljave, informacije v PUE, PTB in PTE — glavni dokumenti, ki so jih ustvarili najboljši strokovnjaki na podlagi analize nesreč s poškodovanimi ljudmi zaradi nevarnih dejavnikov, ki spremljajo delovanje električne energije.

Okoliščine in razlogi za izpostavljanje osebe električnemu toku

Dokumenti o varnostnih navodilih razlikujejo tri skupine vzrokov, ki pojasnjujejo električni udar delavcev:

1. namerno, nenamerno približevanje delov pod napetostjo z napetostjo na razdalji, ki je manjša od varne, ali dotikanje le-teh;

2. nastanek in razvoj izrednih razmer;

3.kršitev zahtev, navedenih v priročnikih, ki predpisujejo pravila obnašanja delavcev v obstoječih električnih napeljavah.

Ocena nevarnosti poškodbe osebe je sestavljena iz določitve velikosti tokov, ki tečejo skozi telo žrtve, z izračuni. Ob tem je treba upoštevati številne situacije, ko lahko pride do stikov na naključnih mestih električne napeljave. Poleg tega se napetost, ki se nanje nanaša, spreminja glede na številne razloge, vključno s pogoji in načini delovanja električnega tokokroga, njegovimi energetskimi značilnostmi.

Pogoji za poškodbe oseb zaradi električnega toka

Da bi tok stekel skozi telo ponesrečenca, je treba ustvariti električni krog tako, da povežemo vsaj dve točki tokokroga, ki imata potencialno razliko - napetost. Pri električni opremi se lahko pojavijo naslednji pogoji:

1. Hkratno dvofazno ali dvopolno dotikanje različnih polov (faz);

2. enofazni ali enopolni stik s potencialom tokokroga, kadar ima oseba neposredno galvansko povezavo z ozemljitvenim potencialom;

3. nenamerno ustvarjanje stika s prevodnimi elementi električne napeljave, ki so bili zaradi razvoja nesreče pod napetostjo;

4. padanje pod delovanjem napetosti koraka, ko se med točkami, na katerih se hkrati nahajajo noge ali drugi deli telesa, ustvari potencialna razlika.

V tem primeru lahko pride do električnega stika žrtve s tokovnim delom električne napeljave, ki ga PUE obravnava kot dotik:

1. neposredno;

2. ali posredno.

V prvem primeru nastane z neposrednim stikom z delom pod napetostjo, ki je pod napetostjo, v drugem pa z dotikom neizoliranih elementov vezja, ko je v primeru nesreče skoznje prešel nevaren potencial.

Za določitev pogojev za varno delovanje električne napeljave in pripravo delovnega mesta za delavce v njej je potrebno:

1. analizirati primere možnega ustvarjanja poti za prehod električnega toka skozi telo servisnega osebja;

2. primerja njegovo največjo možno vrednost z veljavnimi najmanjšimi dopustnimi standardi;

3. odloča o izvedbi ukrepov za zagotavljanje električne varnosti.

Značilnosti analize pogojev poškodb ljudi v električnih inštalacijah

Za oceno velikosti toka, ki teče skozi telo žrtve v omrežju z enosmerno ali izmenično napetostjo, se uporabljajo naslednje vrste oznak:

1. upornosti:

• Rh - v človeškem telesu;

• R0 - za ozemljitveno napravo;

Ris - izolacijska plast glede na konturo zemlje;

2. tokovi:

Ih — skozi človeško telo;

Iz - kratek stik z ozemljitveno zanko;

3. stresi;

Uc - tokokrogi s konstantnimi ali enofaznimi izmeničnimi tokovi;

Ul - linearni;

Uf - faza;

Upr - dotiki;

Uho - koraki.

V tem primeru so možne naslednje tipične sheme za priključitev žrtve na napetostna vezja v omrežjih:

1. enosmerni tok pri:

• enopolni kontakt žičnega kontakta s potencialom, izoliranim od ozemljitvenega tokokroga;

• unipolarni stik potenciala vezja z ozemljenim polom;

• bipolarni stik;

2. trifazna omrežja pri;

• enofazni stik z enim od potencialnih vodnikov (posplošen primer);

• dvofazni kontakt.

Tokokrogi napak v enosmernih tokokrogih

Enopolni človeški kontakt s potencialom, izoliranim od zemlje

Pod vplivom napetosti Uc tok Ih teče skozi podvojeno izolacijsko upornost medija skozi zaporedno ustvarjeno vezje potenciala spodnjega vodnika, telesa žrtve (roka-noga) in ozemljitvene zanke.

Enopolni človeški stik s potencialom ozemljitvenega pola

V tem tokokrogu se situacija poslabša s priključitvijo na ozemljitveni tokokrog potencialnega vodnika z uporom R0, ki je blizu nič in je veliko nižji od upora telesa žrtve in izolacijskega sloja zunanjega okolja.

Moč zahtevanega toka je približno enaka razmerju med omrežno napetostjo in uporom človeškega telesa.

Bipolarni človeški stik z mrežnimi potenciali

Omrežna napetost je dovedena neposredno na telo žrtve, tok skozi njegovo telo pa je omejen le z njegovim lastnim zanemarljivim uporom.

Splošni vzorci napak v tokokrogih trifaznega izmeničnega toka

Vzpostavitev človeškega stika med faznim potencialom in zemljo

V bistvu obstaja upor med vsako fazo vezja in se ustvarita ozemljitveni potencial in kapacitivnost. Nič navitij napetostnega vira ima posplošen upor Zn, katerega vrednost se razlikuje v različnih ozemljitvenih sistemih vezja.

Formule za izračun prevodnosti posameznega tokokroga in skupne vrednosti toka Ih skozi fazno napetost Uf so prikazane na sliki s formulami.

Vzpostavitev človeškega stika med dvema fazama

Največja vrednost in nevarnost je tok, ki poteka skozi tokokrog, ki nastane med neposrednimi stiki telesa žrtve s faznimi vodniki. V tem primeru lahko del toka poteka po poti skozi tla in izolacijski upor medija.

Značilnosti dvofaznega dotika

V tokokrogih z enosmernim in trifaznim izmeničnim tokom je najbolj nevarno vzpostavljanje stikov med dvema različnima potencialoma. S to shemo človek pade pod vpliv največjega stresa.

V vezju s konstantno napetostjo se tok skozi žrtev izračuna po formuli Ih = Uc / Rh.

V trifaznem izmeničnem omrežju se ta vrednost izračuna v skladu z razmerjem Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Glede na to, da je povprečni električni upor človeškega telesa 1 kilohm, izračunamo tok, ki nastane v omrežju s konstantno in izmenično napetostjo 220 voltov.

V prvem primeru bo: Ih = 220/1000 = 0,22A. Ta vrednost 220 mA zadostuje, da žrtev utrpi konvulzivno krčenje mišic, ko se brez pomoči ne more več osvoboditi učinkov naključnega dotika - zadrževalni tok.

V drugem primeru Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Pri tej vrednosti 380 mA obstaja smrtna nevarnost poškodb.

Pozorni smo tudi na to, da v trifaznem omrežju z izmenično napetostjo položaj nevtrale (lahko je izolirana od tal ali kratkostično vezana) zelo malo vpliva na vrednost toka Ih . Njegov glavni delež ne poteka skozi ozemljitveno vezje, temveč med faznimi potenciali.

Če je oseba uporabila zaščitno opremo, ki zagotavlja njegovo zanesljivo izolacijo od obrisa zemlje, potem bodo v takšni situaciji neuporabni in ne bodo pomagali.

Značilnosti enofazne pipe

Trifazno omrežje s trdno ozemljeno nevtralnostjo

Žrtev se dotakne ene od faznih žic in pade pod potencialno razliko med njo in ozemljitvenim krogom. Takšni primeri se najpogosteje pojavljajo.

Čeprav je medfazna napetost 1,732-krat manjša od omrežne napetosti, je tak primer še vedno nevaren. Stanje žrtve se lahko poslabša:

• nevtralni način in kakovost njegove povezave;

• električna upornost dielektrične plasti prevodnikov glede na talni potencial;

• vrsta čevljev in njihove dielektrične lastnosti;

• odpornost tal na mestu žrtve;

• drugi povezani dejavniki.

Vrednost toka Ih v tem primeru lahko določimo iz razmerja:

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

Spomnimo se, da so upornosti človeškega telesa Rh, čevljev Rb, tal Rp in tal pri nevtralnem R0 izražene v ohmih.

Manjši kot je imenovalec, močnejši je tok. Če je na primer zaposleni obut v prevodne čevlje, ima mokra stopala ali stopala podkovana s kovinskimi žeblji, poleg tega pa je na kovinskih tleh ali mokrih tleh, potem lahko predpostavimo, da je Rb = Rp = 0. To zagotavlja najslabšem primeru za življenje žrtve.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Pri fazni napetosti 220 voltov dobimo Ih = 220/1000 = 0,22 A. Ali smrtni tok 220 mA.

Zdaj pa izračunajmo možnost, ko delavec uporablja zaščitno opremo: dielektrične čevlje (Rp = 45 kOhm) in izolacijsko podlago (Rp = 100 kOhm).

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

Dobil je varno vrednost toka 1,5 mA.

Trifazno omrežje z izolirano nevtralnostjo

Ni neposredne galvanske povezave nevtralnega tokovnega vira z ozemljitvenim potencialom. Fazna napetost se nanaša na upor izolacijskega sloja Rot, ki ima zelo visoko vrednost, ki se med delovanjem kontrolira in se stalno vzdržuje v dobrem stanju.

Veriga toka skozi človeško telo je odvisna od te vrednosti v vsaki od faz.Če upoštevamo vse plasti tokovnega upora, potem lahko njegovo vrednost izračunamo po formuli: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

V najslabšem primeru, ko so ustvarjeni pogoji za največjo prevodnost skozi čevlje in tla, bo izraz v obliki: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Če upoštevamo 220-voltno omrežje s slojno izolacijo 90 kΩ, dobimo: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Tak tok 7 mA bo dober občutek, vendar ne more povzročiti smrtna poškodba.

Upoštevajte, da smo v tem primeru namenoma izpustili odpornost na zemljo in čevlje. Če jih upoštevamo, se bo tok zmanjšal na varno vrednost, reda velikosti 0,0012 A ali 1,2 mA.

Sklepi:

1. V sistemih z izoliranim nevtralnim načinom je lažje zagotoviti varnost delavcev. To je neposredno odvisno od kakovosti dielektrične plasti žic;

2. V enakih okoliščinah je dotikanje potenciala ene faze vezje z ozemljeno nevtralnostjo bolj nevarno kot izolirano.

Zasilni način enofaznega kontakta v trifaznem omrežju z ozemljeno nevtralnostjo

Oglejmo si primer dotika kovinskega telesa električne naprave, če je v njej prekinjena izolacija dielektrične plasti na faznem potencialu. Ko se oseba dotakne tega telesa, bo tok stekel skozi njeno telo do ozemljitve in nato skozi nevtralno do vira napetosti.

Nadomestno vezje je prikazano na spodnji sliki. Upor Rn je v lasti obremenitve, ki jo ustvari naprava.

Izolacijska upornost Rot skupaj z R0 in Rh omejuje kontaktni tok med fazama. Izraža se z razmerjem: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

V tem primeru praviloma že v fazi načrtovanja pri izbiri materialov za primer, ko je R0 = 0, poskušajo upoštevati pogoj: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Vrednost Ihg se imenuje prag nezaznavnega toka, katerega vrednosti oseba ne bo čutila.

Zaključimo: odpornost dielektrične plasti vseh delov pod napetostjo na konturo tal določa stopnjo varnosti električne napeljave.

Zaradi tega so vsi takšni upornosti normalizirani in poročani iz odobrenih tabel. Za isti namen se ne normalizirajo sami izolacijski upori, temveč uhajalni tokovi, ki med preskusi prehajajo skozi njih.

Koračna napetost

V električnih instalacijah lahko iz različnih razlogov pride do nesreče, ko se fazni potencial neposredno dotakne ozemljitvene zanke. Če se na nadzemnem daljnovodu eden od vodnikov zlomi pod vplivom različnih vrst mehanskih obremenitev, se v tem primeru zgodi podobna situacija.

V tem primeru se na mestu stika prevodnika s tlemi ustvari tok, ki okoli kontaktne točke ustvari difuzijsko cono - območje, na površini katerega se pojavi električni potencial. Njegova vrednost je odvisna od zapiralnega toka Ic in specifičnega stanja tal r.

Oseba, ki pade v meje tega območja, pade pod vpliv napetosti Ushovega stopala, kot je prikazano na levi polovici slike. Območje difuzijske cone je omejeno s konturo, kjer ni potenciala.

Vrednost napetosti koraka se izračuna po formuli: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Upošteva fazno napetost na točki porazdelitve toka — Uz, ki je določena s koeficienti napetostne porazdelitvene karakteristike β1 in vplivom upornosti čevljev in nog β2. Vrednosti β1 in β2 so objavljene v referenčnih knjigah.

Vrednost toka skozi telo žrtve se izračuna z izrazom: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Na desni strani slike, v položaju 2, žrtev vzpostavi stik z ozemljitvenim potencialom vodnika. Nanjo vpliva potencialna razlika med kontaktno točko roke in konturo tal, ki je izražena z napetostjo dotika Upr.

V tem primeru se tok izračuna z izrazom: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Vrednosti disperzijskega koeficienta α se lahko spreminjajo znotraj 0 ÷ 1 in upoštevajo značilnosti, ki vplivajo na Upr.

V obravnavani situaciji veljajo enaki zaključki kot pri enofaznem stiku z žrtvijo med normalnim delovanjem električne napeljave.

Če je oseba zunaj trenutnega razpršenega območja, je v varnem območju.