194) Определение терминов: «электротехническая земля», «поле растекания» Рассмотрим некоторые термины.
Замыкание на землю - это случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с землей (контакт токоведущих частей с заземленным корпусом, падение оборванного провода на землю и т.д., при этом ток проходит через электрод, непосредственно касающийся земли (форма электродов может быть самая разнообразная).
Специальный металлический электрод для соединения с землей называется заземлителем. Для упрощения представления картины замыкания на землю, представим одиночный заземлитель в виде полусферы. По мере удаления от заземлителя общее сопротивление от заземлителя до рассматриваемой точки грунта будет увеличиваться, а сила тока снижаться. В цепи замыкания на землю наибольшим потенциалом обладает заземлитель, а точки поверхности грунта имеют тем меньший потенциал, чем дальше они расположены от заземлителя и далее изменяются по гиперболическому закону. Область поверхности грунта, потенциал которой равен нулю, называется электротехнической землей; практически эта земля начинается с расстояния 10-20 метров от заземлителя.
Область грунта, лежащая вблизи заземлителя, где потенциал не равен нулю, называется полем растекания.
195) Возможные схемы включения человека в цепь тока
Каждый случай поражения электрическим током имеет свои индивидуальные особенности. Однако с теоретической точки зрения (анализа физической природы источников электроэнергии и количественной оценки параметров контура тока) все множество причин протекания через тело человека тока подразделяется на следующие типовые схемы:
двухполюсное прикосновение;
однополюсное прикосновение;
остаточный заряд;
наведенный заряд;
заряд статического электричества;
напряжение шага;
электрический пробой воздушного промежутка. Мы рассмотрим первые две типовые схемы
Двухполюсное (двухфазное) прикосновение
Схема включения человека в цепь
В этом режиме человек двумя точками тела касается разнополярных токоведущих частей (рис. 1).
Условия формирования цепи
Случаи двухполюсного прикосновения происходят относительно редко - как правило, они являются следствием грубого нарушения правил техники безопасности. Обычно они возникают в электроустановках напряжением ниже 1000 В в процессе работы под напряжением с применением неисправных защитных средств, а также в результате небрежности при эксплуатации электрооборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные клеммные платы, экспериментальные работы и т.п.).
Возможные последствия двухполюсного прикосновения
Здесь напряжение прикосновения равно рабочему, и поэтому в сетях переменного тока напряжением выше 100 В ток через тело человека превышает значения порогового неотпуска (16 мА) и фибриляционного (100 мА). Поэтому обычно такой контакт с токоведущими частями завершается летальным исходом (если пострадавшему своевременно не оказана помощь).
Состав защитных мероприятий
В этом режиме сопротивление тела человека включается параллельно сопротивлению нагрузки сети. Поэтому выявить факт наличия человека в цепи автоматическими средствами защиты невозможно. Вот почему необходимо выполнять в полном объеме организационные защитные мероприятия и использовать защитные средства, предусмотренные Правилами безопасности при работе без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением.
Пример: Электрик, стоя на площадке мачтовой трансформаторной подстанции, производил ремонт проводов линии, не находящейся под напряжением. Заодно решил проверить прочность крепления на изоляторах проводов, оставшихся под напряжением. Не имея когтей, предохранительного пояса и диэлектрических перчаток, встал на металлическую перекладину опоры ЛЭП, потерял равновесие и ухватился правой рукой за изолятор нулевого провода, а левой - фазного.
Однополюсное (однофазное) подключение
В режиме однофазного прикосновения человек касается токоведущей части только одной точкой тела.
Условия формирования цепи
На рис. 2 показано непосредственное прикосновение человека к токоведущей части, когда он тем или иным образом нарушает правила техники безопасности. Однако режим однофазного прикосновения чаще возникает в условиях, когда человек этих правил не нарушает, прикасаясь не к токоведущей части, а лишь к корпусу электротехнического изделия (рис. 3).
Схема включения уелоБека в цель
Если в изделии имеется неисправность типа замыкания фазы на корпус, параметры контура тока Ih, будут идентичными указанным на предыдущей схеме. Именно в этом режиме происходит наибольшая часть травм от электрического тока.
Возможные последствия однофазного прикосновения
Здесь контур тока Ih замыкается либо через сопротивления утечки ZФ (в сетях, изолированных от земли), либо через сопротивление заземления нейтрали источника электроэнергии RO.
В общем виде режим однофазного прикосновения менее опасен, чем режим двухфазного прикосновения, так как здесь значение напряжения прикосновения ограничивается сопротивлением утечки. Тем не менее в сетях с заземленной нейтралью, а также в сетях с изолированной нейтралью, но имеющих большую емкость, опасность этого режима адекватна опасности режима двухфазного прикосновения.
Состав технических средств защиты
В зависимости от вида электроустановки, условий эксплуатации и назначения электроприемников применяют защитное заземление, зануление, защитное отключение, защитное шунтирование, защитное разделение сетей и контроль изоляции. Подробнее о средствах защиты мы расскажем в следующих номерах журнала.
Пример: Моряк-пенсионер устанавливал на штатное место купленный им металлический гараж для автомобиля. Был смертельно травмирован, когда стрела крана коснулась провода воздушной линии 380/220 В.
а)
196) Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.
Указанные части электроустановок (корпуса, оболочки, кабеля) могут оказаться под напряжением лишь случайно в результате повреждения изоляции. При случайном касании этих частей человек будет находиться под воздействием напряжения прикосновения. Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009-76). При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю проходит через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение).
Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:
a1 - учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;
a2 - учитывающего дополнительное сопротивление цепи человека (одежда, обувь) Цпр = иза1а2 ,
Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12.1.009-76).
где b1 - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b2 - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда).
Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю.