4. Условия поражения электрическим током

Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения. Опасность такого прикосновения, оцениваемая значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека, напряжением сети, схемы самой сети, режима её нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль), степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.п.

Ситуационный анализ поражения электрическим током

Наиболее типичны два случая замыкания цепи тока через тело человека: когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается лишь одного провода. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением, а вторую – однофазным.

Двухфазное прикосновение (рис 7.1) очень опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное, и поэтому через человека пойдет бо́льший ток.

Рисунок 7.1. Двухфазное включение человека в электросеть

I_h=U_л / R_h= √3U_ф/R_{h ,}

где:

U_л - линейное напряжение (напряжение между фазными проводами сети), В;

U_ф - фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазными и нулевыми проводами), В;

R_h - сопротивление тела человека, Ом.

В сети с линейным напряжением U_л=380В (U_ф=220В) при сопротивлении тела человека R_h=1000 Ом ток через тело человека будет равен:

I_h.=1, 73• 220/1000 = 380/1000 = 0, 38 А

Этот ток для человека смертельно опасен, т.к. почти 4 раза превышает пороговый фибрилляционный ток, который в

5 % случаев приводит к летальному исходу.

При двухфазном прикосновении ток, проходящий через человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Опасность прикосновения не уменьшается и в том случае, если человек будет надежно изолирован от земли.

Однофазное прикосновение происходит во много раз чаще, чем двухфазное, но оно менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1, 73 раза. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через человека. На значение тока большое значение оказывает режим нейтрали сети (изолированная или глухозащищенная) сопротивление изоляции проводов относительно земли, сопротивление пола (или основания) на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Рассмотрим несколько подробнее условия поражения током в зависимости от режима нейтрали сети.

В сети с изолированной нейтралью (рис.7.2.) в случае прикосновения человека к голому проводу одной из фаз ток проходит через тело человека, землю и далее через сопротивление изоляции в сеть. Если емкость проводов относительно земли мала, что обычно имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности, значение тока через человека определяется из выражения:

I_h= U_ф / (R_h+R_ос+R_об+R_из/3),

где:

R_h,, R_ос, R_об, R_из - сопротивление человека,

основания, обуви и изоляции проводов

относительно земли соответственно.

Рис. 7.2.

Схема прохождения тока через тело

человека при однофазном прикосновении к токоведущим частям.

Сеть с изолированной нейтралью

При подстановке численных значений

R_h=1 кОм, R_ос. = 30 кОм, R_об=20 кОм и

R_из = 150 кОм

I_h = 220 / (1000 + 30 000 + 20 000 + 150 000/3) ≈ 2,2 мА,

что больше порогового ощутимого, но меньше порогового

не отпускающего тока, и вероятность благоприятного исхода весьма велика.

Даже при наиболее неблагоприятных условиях (проводящий пол, проводящая обувь, т.е. R_ос= 0; R_об= 0) и при том же реальном сопротивлении изоляции R_из = 150 кОм ток через человека равен:

I_h = 220 /(1000 + 150 000 / 3) = 4,4 мА,

что все еще меньше порогового не отпускающего тока, и поэтому исход должен быть по-прежнему благоприятный.

Как видно из примеров, в сети с изолированной нейтралью безопасные условия эксплуатации электроустановки зависят прежде всего от изоляции проводов относительно земли, а также от сопротивления основания и обуви.

Однако в сетях с большой емкостью относительно земли роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается.

В сети с заземленной нейтралью в случае прикосновения человека к голому фазному проводу (Рис.7.3) он оказывается под фазным напряжением. Ток проходит через тело человека в землю и далее через заземление нейтрали в сеть:

Рис. 7.3.

Схема прохождения тока через тело человека

при однофазном прикосновении к токоведущим частям.

Сеть с заземленной нейтралью.

I_h = U_ф. / (R_h.+R_ос.+R_об.+R_о ),

где: R_о - сопротивление заземления нейтрали.

В случае нахождения человека на проводящем полу (например, металлическом) и хорошей проводимости обуви, т.е. при R_ос=0; R_об=0 и сопротивлении заземления нейтрали R_о=4 Ом (для U_л=380 В), которым можно пренебречь, ток, проходящий через тело человека, будет не менее опасным для жизни, чем при двухфазном прикосновении. Он равен:

I_h. = U_ф. / R_h. =220/1000 = 0,22 А = 220 мА

Этот ток является смертельно опасным, а сопротивление изоляции не ограничивает тока поражения.

При увеличении сопротивления основания и обуви опасность поражения электрическим током снижается. Так, если R_ос=30 кОм и R_об=20 кОм,

I_h =220/1000 + 30 000 + 20 000 = 4,4 мА,

Любое прикосновение к токоведущим частям в электроустановках напряжением выше 1 кВ опасно независимо от схемы питания.