2. Анализ случаев включения человека в электрическую сеть

Если человек касается одновременно двух точек, между которыми существует напряжение, и при этом образуется замкнутая цепь, через тело человека проходит ток. Значение этого тока зависит от схемы прикосновения и от параметров электрической сети. В зависимости от режима нейтрали генератора электрического тока (трансформатора) все электрические сети делят на сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

Для оценки опасности поражения в сетях 3-фазного тока необходимо определить путь тока через человека (схему замыкания), величину тока, протекающего через человека, и сравнить ее с допустимой величиной.

Рассмотрим схемы включения человека в электрическую сеть.

Однофазное прикосновение к сети с изолированной нейтралью при исправной изоляции. В этом случае величина тока, протекающего через человека, I_ч зависит от величины фазного напряжения U_f, сопротивления изоляции R_из и сопротивления тела человека R_ч:

I_ч = U_f / (R_ч + R_из /3).

Если сопротивление изоляции велико (более 500 кОм), то такое прикосновение будет безопасно. При низком качестве изоляции сеть становится опасной, т.к. в этом случае величина тока, протекающего через человека, ограничивается только сопротивлением тела человека.

Однофазное прикосновение к сети с заземленной нейтралью опасно при любом сопротивлении изоляции, поскольку величина тока, протекающего через человека, в этом случае ограничивается только сопротивлением тела человека:

Iч = Uf / Rч.

Двухфазное прикосновение- в этом случае тяжесть поражения не зависит от режима нейтрали и качества изоляции, поскольку величина тока, протекающего через человека. также ограничивается только сопротивлением тела, но этот случай более опасен, чем однофазное прикосновение, т.к. напряжение, приложенное к человеку, оказывается враз больше, чем при однофазном прикосновении:

Iч = U / Rч.

В случаепробоя фазы на корпусоборудования, которое в нормальных условиях не должно находиться под напряжением, человек, работающий с этим оборудованием, оказывается в режиме однофазного прикосновения.

Таким образом, наиболее безопасной является сеть с изолированной нейтралью при высоком качестве изоляции. Однако при увеличении протяженности сетей увеличивается паразитная емкость проводов относительно земли, что приводит к увеличению опасности поражения человека емкостной составляющей тока. Поэтому сети с изолированной нейтралью применяют только в тех случаях, когда протяженность сетей невелика и есть возможность постоянного контроля качества изоляции. В остальных случаях при напряжении сети до 1000 В применяют, как правило, сети с глухозаземленной нейтралью. Достоинством этих сетей является сохранение условий безопасности при ухудшении состояния изоляции и в аварийном режиме (пробое фазы на корпус). При напряжении выше 1000 В по технологическим требованиям сети с напряжением до 35 кВ включительно имеют изолированную нейтраль, а выше – глухозаземленную. Эти сети для человека одинаково опасны.

При растекании тока в земле на ее поверхности появляется градиент потенциала, величина которого зависит от тока замыкания, удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя. Зона, в пределах которой существует градиент потенциала на поверхности земли, носит название зоны растекания. Обычно радиус зоны растекания не превышает 20 м.

Разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли на расстоянии шага (0,8 м) называется напряжением шагаили шаговым напряжением. Разность потенциалов между двумя точками, которых одновременно касается человек, носит названиенапряжение прикосновения.

По мере удаления от заземлителя шаговое напряжение уменьшается и на расстоянии свыше 20 м может считаться равным нулю. Напряжение прикосновения, напротив, возрастает по мере удаления от заземлителя, т.к. убывает потенциал поверхности земли, а потенциал корпуса оборудования остается постоянным.