3.2 Условия поражения человека электрическим током

Опасность включения человека в электрическую цепь оценивается условиями, определяющими величину тока, проходящего через тело человека, или напряжением прикосновения (рисунок 4.28-4.29). В этом случае ток, проходящий через тело человека, для трехфазной сети будет равен:

,

(4.43)

где U_л – линейное напряжение, В;

R_Ч – сопротивление цепи человека.

Рисунок 4.28 –Схема двухполюсного включения человека в электрическую сеть: а – в однофазную; б – в трехфазную; в) эквивалентная схема замещения

_{Сопротивление цепи человека R}ч

(4.44)

– сопротивление тела человека (для расчетов принимается равным 1 кОм);

– сопротивление одежды (0,5 – 1 кОм – для влажной ткани и 10 – 15 кОм – для сухой);

– сопротивление обуви;

– сопротивление опорной поверхности ног – пола или грунта, Ом. Сопротивление на грунте определяется по формуле:

– если ступни ног расположены рядом,

– если ступни расположены на расстоянии шага

q – удельное сопротивление грунта Ом*м (в зависимости от вида грунта).

Для однофазной сети:

(4.45)

где U_раб – рабочее напряжение, В.

Таким образом, ток, проходящий через человека, определяется только величиной сопротивления цепи человека и напряжением сети. Как показывает анализ случаев электротравматизма, двухфазное включение человека встречается достаточно редко.

О

б)

днофазное (однополюсное) включение в сети с изолированной нейтралью.

U

R_ч

r₁

r₂

2

Рисунок 4.29 – Схема включения человека в однофазную сеть с изолированной нейтралью (а) и эквивалентная схема замещения (б)

И

1

з эквивалентной схемы замещения следует, что при равных сопротивлениях изоляции r₁ = r₂ = R ток, проходящий через тело человека, будет равен:

(4.46)

где R – сопротивление изоляции, Ом.

Из зависимости (4) следует, что ток, проходящий через человека, определяется не только сопротивлением человека R_ч, но и сопротивлением изоляции R. Так как сопротивление изоляции в качественно выполненных электрических сетях приближается к значениям R = 0,5–1,0 МОм, однофазное прикосновение можно считать безопасным.

Угроза поражения электрическим током при таком включении возникает при снижении сопротивления изоляции ниже 20 кОм.

Большее распространение в эксплуатации получили однофазные схемы, в которых один из полюсов источника питания соединен с землей через малое сопротивление (рисунке 4.30).В этом случае

(4.47)

где R_заз – сопротивление заземления, Ом.

1

2

Рисунок 4.30 – Схема включения человека в однофазную сеть

с заземленным полюсом (а) и эквивалентная схема замещения (б)

Трехфазные сети переменного тока могут быть выполнены по схеме с изолированной нейтралью (рисунок 4.31).

Рисунок 4.31 – Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью

На схеме R₁, R₂, R₃ – сопротивления изоляции; С₁, С₂, С₃ – емкости фаз сети относительно земли.

Это включение образует замкнутую электрическую цепь: обмотка трансформатора первой фазы – провод 1 – человек – земля – активное сопротивление и емкость второй и третьей фаз – провод 2,3 – обмотки трансформатора второй и третьей фаз.

При равенстве изоляции фаз R₁ = R₂ = R₃ = R и емкостей С₁ =С₂ = С₃ = С могут возникнуть два различных по опасности случая поражения электрическим током.

Первый – когда сеть имеет малую протяженность и разветвленность электрических проводов. В этом случае емкость фаз относительно земли можно считать равной нулю, и тогда значение тока, проходящего через человека при однофазном включении, будет определяться зависимостью:

(4.48)

где U_ф – напряжение фазы, В,

R – сопротивление изоляции, Ом.

Из зависимости следует, что в этом случае основным фактором, ограничивающим величину тока, проходящего через человека, является сопротивление изоляции. Второй случай – когда электрическая сеть обладает большой емкостью, т. е. когда емкостное сопротивление Хс значительно меньше активного сопротивления изоляции R, что имеет место в протяженных кабельных линиях. Ток, протекающий через тело человека при трехфазном включении, можно определить по выражению:

(4.49)

где f – частота тока, Гц

C – емкость фаз, Ф.

Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом получили наибольшее распространение, так как позволяют не только питать трехфазные электропотребители, но и получать фазное напряжение (фаза – нуль) для обеспечения включения осветительных приборов и ручного электрифицированного инструмента.

Рисунок 4.32 – Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью

При однофазном включении человека в однофазные и трехфазные сети с заземленной нейтралью величина тока, проходящего через человека, также представляет смертельную опасность. Однако в ряде случаев – при наличии обуви с хорошей изоляцией и сухого деревянного пола – опасность поражения электрическим током может быть существенно снижена.

Однофазное включение в сеть с изолированной нейтралью представляет наименьшую опасность по фактору поражения электрическим током при соответствующем контроле за сопротивлением изоляции. Однако это преимущество снижается при росте емкости сети.

Что касается взрыво- и пожароопасности, то сети с изолированной нейтралью менее опасны по этому фактору, поскольку при пробое изоляции или замыкании фазы на землю в них проходят значительно меньшие токи.