Hvordan vurderes risikoen for personskade ved strømmen af ​​en elektrisk installation i elektriske netværk med forskellige konfigurationer?

Kendskab til de processer, der finder sted i elektriske installationer, giver kraftingeniører mulighed for sikkert at betjene udstyr med enhver spænding og type strøm, til at udføre reparationsarbejde og vedligeholdelse af elektriske systemer.

For at undgå tilfælde af elektrisk stød til en elektrisk installation skal oplysningerne i PUE, PTB og PTE — de vigtigste dokumenter skabt af de bedste specialister baseret på analyse af ulykker med mennesker, der er såret af farlige faktorer, der ledsager driften af ​​elektrisk energi.

Omstændigheder og årsager til at udsætte en person for elektrisk strøm

Sikkerhedsvejledningsdokumenterne skelner mellem tre grupper af årsager, der forklarer elektrisk stød på arbejdere:

1. Forsætlig, utilsigtet tilgang til strømførende dele med spænding i en afstand, der er mindre end sikker, eller berøring af dem;

2. opståen og udvikling af nødsituationer;

3.overtrædelse af de krav, der er specificeret i manualerne, der foreskriver reglerne for adfærd for arbejdere i eksisterende elektriske installationer.

Vurderingen af ​​faren for skade på en person består i ved beregninger at bestemme størrelsen af ​​de strømme, der passerer gennem ofrets krop. Samtidig skal der tages højde for mange situationer, hvor der kan opstå kontakter tilfældige steder på en el-installation. Derudover varierer den spænding, der påføres dem, afhængigt af mange årsager, herunder betingelserne og driftsmåderne for det elektriske kredsløb, dets energikarakteristika.

Betingelser for personskade på grund af elektrisk strøm

For at strøm kan strømme gennem offerets krop, er det nødvendigt at skabe et elektrisk kredsløb ved at forbinde mindst to punkter i kredsløbet, der har en potentialforskel - spænding. Følgende forhold kan forekomme med elektrisk udstyr:

1. Samtidig to-faset eller to-polet berøring af forskellige poler (faser);

2. enfaset eller enpolet kontakt med kredsløbspotentialet, når en person har en direkte galvanisk forbindelse med jordpotentialet;

3. ved et uheld skabe kontakt med ledende elementer i den elektriske installation, der var under spænding som følge af udviklingen af ​​ulykken;

4. falder ind under trinspændingens påvirkning, når der skabes en potentialforskel mellem de punkter, hvorpå benene eller andre dele af kroppen er placeret på samme tid.

I dette tilfælde kan ofrets elektriske kontakt med den strømførende del af den elektriske installation forekomme, hvilket af PUE anses for at være rørende:

1. direkte;

2. eller indirekte.

I det første tilfælde skabes det ved direkte kontakt med en strømførende del forbundet under spænding, og i det andet ved at røre ved ikke-isolerede elementer i kredsløbet, når et farligt potentiale er passeret gennem dem i tilfælde af en ulykke.

For at bestemme betingelserne for sikker drift af en elektrisk installation og for at forberede en arbejdsplads for arbejdere i den, er det nødvendigt:

1. at analysere tilfælde af mulig skabelse af stier til passage af elektrisk strøm gennem servicepersonalets krop;

2. sammenligner dens maksimalt mulige værdi med de nuværende mindste tilladte standarder;

3. træffer beslutning om at iværksætte foranstaltninger til sikring af elsikkerheden.

Karakteristika for analysen af ​​betingelserne for skade på mennesker i elektriske installationer

For at estimere størrelsen af ​​den strøm, der passerer gennem ofrets krop i et netværk med DC- eller AC-spænding, bruges følgende typer betegnelser til:

1. modstande:

• Rh — i den menneskelige krop;

• R0 — til jordforbindelse;

Ris — isolerende lag i forhold til jordens kontur;

2. strømme:

Ih — gennem menneskekroppen;

Iz — kortslutning til jordsløjfen;

3. understreger;

Uc — kredsløb med konstant eller enfaset vekselstrøm;

Ul — lineær;

Uf — fase;

Upr — rører;

Øre - trin.

I dette tilfælde er følgende typiske ordninger til at forbinde offeret til spændingskredsløbene i netværkene mulige:

1. jævnstrøm ved:

• enkeltpolet kontakt af en ledningskontakt med et potentiale isoleret fra jordkredsløbet;

• unipolær kontakt af kredsløbspotentialet med en jordet pol;

• bipolar kontakt;

2. trefasede netværk ved;

• enfaset kontakt med en af ​​de potentielle ledere (generaliseret tilfælde);

• to-faset kontakt.

Fejlkredsløb i DC-kredsløb

Enkeltpolet menneskelig kontakt med potentiale isoleret fra jorden

Under påvirkning af spændingen Uc passerer en strøm Ih gennem mediets fordoblede isolationsmodstand gennem det sekventielt skabte kredsløb af potentialet for den nedre leder, offerets krop (arm-ben) og jordsløjfen.

Enkeltpolet menneskelig kontakt med jordpolpotentiale

I dette kredsløb forværres situationen ved at forbinde til jordkredsløbet en potentiel leder med en modstand R0, tæt på nul og meget lavere end offerets krop og det ydre miljøs isolerende lag.

Styrken af ​​den nødvendige strøm er omtrent lig med forholdet mellem netspændingen og modstanden i den menneskelige krop.

Bipolar menneskelig kontakt med netværkspotentialer

Netspænding tilføres direkte til offerets krop, og strømmen gennem hans krop begrænses kun af hans egen ubetydelige modstand.

Generelle fejlmønstre i trefasede vekselstrømkredsløb

Etablering af menneskelig kontakt mellem fasepotentiale og jord

Grundlæggende er der en modstand mellem hver fase af kredsløbet, og der skabes et jordpotentiale og kapacitans. Nul af viklingerne af spændingskilden har en generaliseret modstand Zn, hvis værdi varierer i forskellige jordingssystemer i kredsløbet.

Formlerne til beregning af ledningsevnen af ​​hvert kredsløb og den samlede værdi af strømmen Ih gennem fasespændingen Uf er vist på billedet med formlerne.

Dannelse af menneskelig kontakt mellem to faser

Den største værdi og fare er strømmen, der passerer gennem kredsløbet, skabt mellem de direkte kontakter af ofrets krop med faselederne. I dette tilfælde kan en del af strømmen passere langs vejen gennem jorden og mediets isolationsmodstand.

Karakteristika ved bifasisk berøring

I DC og trefasede AC-kredsløb er det farligst at skabe kontakter mellem to forskellige potentialer. Med denne ordning falder en person under indflydelse af den største stress.

I et kredsløb med konstant spændingsforsyning beregnes strømmen gennem offeret med formlen Ih = Uc / Rh.

I et trefaset AC-netværk beregnes denne værdi efter forholdet Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

I betragtning af, at den gennemsnitlige elektriske modstand i den menneskelige krop er 1 kilohm, beregner vi den strøm, der opstår i netværket med en konstant og vekselspænding på 220 volt.

I det første tilfælde vil det være: Ih = 220/1000 = 0,22A. Denne værdi på 220 mA er tilstrækkelig til, at offeret får en krampagtig muskelsammentrækning, når han uden assistance ikke længere er i stand til at frigøre sig fra virkningerne af en utilsigtet berøring - holdestrømmen.

I det andet tilfælde Ih = (220·1,732)/1000 = 0,38A. Ved denne værdi på 380 mA er der en dødelig risiko for kvæstelser.

Vi er også opmærksomme på, at i et trefaset netværk med vekselspænding har positionen af ​​neutralen (den kan isoleres fra jorden eller omvendt tilsluttet kortslutning) meget lidt indflydelse på værdien af ​​strømmen Ih . Dens hovedandel passerer ikke gennem jordkredsløbet, men mellem fasepotentialerne.

Hvis en person har anvendt beskyttelsesudstyr, der sikrer hans pålidelige isolation fra jordens kontur, vil de i en sådan situation være ubrugelige og vil ikke hjælpe.

Karakteristika for en enfaset hane

Et trefaset netværk med en solidt jordet neutral

Offeret rører ved en af ​​fasetrådene og falder under potentialforskellen mellem den og jordkredsløbet. Sådanne tilfælde forekommer oftest.

Selvom fase-til-jord-spændingen er 1.732 gange mindre end netspændingen, forbliver et sådant tilfælde farligt. Offerets tilstand kan forværres:

• neutral tilstand og dens forbindelseskvalitet;

• elektrisk modstand af det dielektriske lag af lederne i forhold til jordpotentialet;

• type sko og deres dielektriske egenskaber;

• jordmodstand på offerets sted;

• andre relaterede faktorer.

Værdien af ​​den nuværende Ih kan i dette tilfælde bestemmes ud fra forholdet:

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

Husk på, at modstandene i menneskekroppen Rh, skoene Rb, gulvet Rp og jorden ved neutral R0 er taget i ohm.

Jo mindre nævneren er, jo stærkere er strømmen. Hvis en medarbejder f.eks. har ledende sko på, hans fødder er våde eller hans fødder er foret med metalsøm, og han også er på et metalgulv eller våd jord, så kan vi antage, at Rb = Rp = 0. Dette garanterer værste tilfælde for ofrets liv.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Med en fasespænding på 220 volt får vi Ih = 220/1000 = 0,22 A. Eller en dødelig strøm på 220 mA.

Lad os nu beregne muligheden, når arbejderen bruger beskyttelsesudstyr: dielektriske sko (Rp = 45 kOhm) og isolerende base (Rp = 100 kOhm).

Ih = 220/(1000+ 45.000 + 10.000) = 0,0015 A.

Den opnåede en sikker strømværdi på 1,5 mA.

Trefaset netværk med isoleret neutral

Der er ingen direkte galvanisk forbindelse mellem strømkildens nul og jordpotentiale. Fasespændingen påføres modstanden af ​​det isolerende lag Rot, som har en meget høj værdi, som styres under drift og konstant holdes i god stand.

Strømkæden gennem den menneskelige krop afhænger af denne værdi i hver af faserne.Hvis vi tager højde for alle lag af strømmodstand, kan dens værdi beregnes med formlen: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

I værste fald, når der skabes betingelser for maksimal ledningsevne gennem skoene og gulvet, vil udtrykket tage formen: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Hvis vi betragter et 220 volt netværk med en lagisolering på 90 kΩ, får vi: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Sådan en strøm på 7 mA vil føles godt, men det kan ikke forårsage en dødelig skade.

Bemærk, at vi med vilje har udeladt jord- og skomodstand i dette eksempel. Hvis vi tager dem i betragtning, vil strømmen falde til en sikker værdi, i størrelsesordenen 0,0012 A eller 1,2 mA.

Konklusioner:

1. I systemer med en isoleret neutral tilstand er det lettere at sikre arbejdernes sikkerhed. Dette afhænger direkte af kvaliteten af ​​det dielektriske lag af ledningerne;

2. Under de samme omstændigheder er et kredsløb med en jordet neutral, når det berører potentialet for en fase, farligere end et isoleret.

Nødtilstand af en enfaset kontakt i et trefaset netværk med en jordet neutral

Lad os overveje tilfældet med berøring af metallegemet af en elektrisk enhed, hvis isoleringen af ​​det dielektriske lag ved fasepotentialet er brudt inde i det. Når en person rører ved denne krop, vil strøm flyde gennem deres krop til jorden og derefter gennem neutralen til en spændingskilde.

Det tilsvarende kredsløb er vist på billedet nedenfor. Modstanden Rn ejes af belastningen skabt af enheden.

Isolationsmodstanden Rot sammen med R0 og Rh begrænser kontaktstrømmen mellem faser. Det udtrykkes ved forholdet: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

I dette tilfælde, som regel, selv på designstadiet, ved at vælge materialer til sagen, når R0 = 0, forsøger de at overholde betingelsen: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Værdien af ​​Ihg kaldes tærsklen for umærkelig strøm, hvis værdi en person ikke vil føle.

Vi konkluderer: modstanden af ​​det dielektriske lag af alle strømførende dele til jordkonturen bestemmer graden af ​​sikkerhed for den elektriske installation.

Af denne grund er alle sådanne modstande normaliseret og rapporteret fra de godkendte tabeller. Til samme formål normaliseres ikke selve isolationsmodstandene, men de lækstrømme, der passerer gennem dem under testene.

Trinspænding

I elektriske installationer kan der af forskellige årsager ske en ulykke, når fasepotentialet direkte berører jordsløjfen. Hvis en af ​​lederne på en luftledning går i stykker under påvirkning af forskellige typer mekaniske belastninger, opstår der i dette tilfælde en lignende situation.

I dette tilfælde genereres en strøm ved lederens kontaktpunkt med jorden, hvilket skaber en diffusionszone omkring kontaktpunktet - et område på hvis overflade der opstår et elektrisk potentiale. Dens værdi afhænger af lukkestrømmen Ic og den specifikke jordbundstilstand r.

En person, der falder inden for grænserne af denne zone, falder under påvirkning af spændingen af ​​Ush-foden, som vist i venstre halvdel af billedet. Området af diffusionszonen er afgrænset af konturen, hvor der ikke er noget potentiale.

Trinspændingsværdien beregnes med formlen: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Det tager højde for fasespændingen ved strømfordelingspunktet - Uz, som bestemmes af koefficienterne for spændingsfordelingskarakteristika β1 og indflydelsen af ​​modstandene af sko og ben β2. Værdierne af β1 og β2 er offentliggjort i opslagsbøger.

Værdien af ​​strømmen gennem offerets krop beregnes ved hjælp af udtrykket: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

På højre side af figuren, i position 2, får offeret kontakt med lederens jordpotentiale. Den er påvirket af potentialforskellen mellem håndkontaktpunktet og jordkonturen, som udtrykkes af berøringsspændingen Upr.

I denne situation beregnes strømmen ved hjælp af udtrykket: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Værdierne af spredningskoefficienten α kan variere inden for 0 ÷ 1 og tage højde for de egenskaber, der påvirker Upr.

I den betragtede situation gælder de samme konklusioner, som når man tager en-faset kontakt med offeret under normal drift af den elektriske installation.

Hvis en person befinder sig uden for den aktuelle spredningszone, er vedkommende i en sikker zone.