Расчет параметров электробезопасности

Все случаи поражения человека током в результате электрического удара являются следствием прикосновения не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует разность потенциалов. Опасность такого прикосновения во многом зависит от особенностей электрической сети и схемы включения в нее человека. Определив в каждом конкретном случае силу проходящего через человека тока /_ч, можно выбрать соответствующие защитные меры. Опасность поражения человека электрическим током определяют, сравнивая полученное значение /_ч со значениями, приведенными в таблице 13.1.

13.1. Характер действия на человека тока напряжением 220 В, проходящего по пути

рука — нога

Пользуясь приведенными в таблице данными, следует помнить, что допустимой считается сила тока, при которой человек может без посторонней помощи освободиться от проводников.

Двухфазное включение человека в цепь тока (рис. 13.1, а) более опасно по сравнению с однофазным, так как к телу прикладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное. При этом сила тока, А, проходящего через человека,.

где 1/_я— линейное напряжение, В; Ц, —фазное напряжение, В; Л, — сопротивление тела человека, Ом.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) в расчетах принимают R_H = 1000 Ом.

Однофазное включение возникает во много раз чаще, но опасность поражения в этом случае ниже по сравнению с двухфазным включением.

В однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, ток, проходящий через человека при равенстве сопротивления изоляции проводов относительно земли: Г = г₂ = г, определяют по формуле

где U— напряжение сети, В.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью (рис. 13.1, в) при Г = /*2 = г₃ = г ток проходит от места контакта через тело человека, обувь, пол и несовершенную изоляцию к другим фазам. Силу тока находят из выражения:

где Ло —общее сопротивление. Ом: R₀ = R_u + + Л_п; R^ — сопротивление обуви: для резиновой обуви Лоб >50 000 Ом; R_n — сопротивление пола: для сухого деревянного пола /?_п«60 000 Ом; г—сопротивление изоляции проводов: согласно ПУЭ должно быть не менее 0,5 МОм на фазу участка сети напряжением до 1000 В.

Рис. 13.1. Схемы возможного включения человека в сеть трехфазного тока:

а — двухфазное прикосновение; б — однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью; в — однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью В расчетах можно принимать удельное электрическое сопротивление паркета из сухого бука равным 2,1 • 10^ю Ом • м, из березы 8,8 • Ю¹⁰ Ом • м, из дуба — 7 • 10″ Ом • м; древеснослоистого пластика (ДСП) — Ю⁹Ом * м, резины — 3,6 • 10¹²… 2,4 • 10¹³, полиэтилена — 10¹⁵ Ом-мит.д.

Пример. Определить ток, проходящий через человека в случае, когда он, стоя босиком на сухом деревянном полу сопротивлением 10⁵ Ом, прикоснулся к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью с линейным напряжением 380 В. Сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли г = Г2 = /*з = 0,5 МОм.

Решение. В рассматриваемом случае человек подвергается действию фазного напряжения ?/ф =U"/j3 = 380/V3 =220 В, а сила протекающего через человека тока.

Такая сила тока ощущается человеком, но не вызывает боли.

В трехфазных четырехпроводных сетях ток проходит через человека, его обувь, пол, заземление нейтрали источника и нулевой провод (рис. 13.1, б). При этом сила тока, проходящего через человека,.

где R_H — сопротивление заземления нейтрали источника тока, которое должно быть не более 8 Ом при напряжении 220/127 В, 4 Ом при напряжении 380/220 В, 2 Ом при напряжении 660/380 В.

Напряжение прикосновения возникает на теле человека при касании им находящихся под напряжением электроустановок или металлических частей оборудования (рис. 13.2).

Рис. 13.2. Схема возникновения напряжения прикосновения

При стекании электрического тока через стержневой заземлитель круглого сечения длиной / и диаметром of, погруженный в землю так, что его верхний конец расположен на уровне земли, напряжение прикосновения, В,.

где /₃ — ток замыкания на землю, А; р — удельное сопротивление основания (грунта, пола ит.д.), на котором находится человек, Ом м; х — расстояние от человека до центра заземлителя, м; а — коэффициент напряжения прикосновения.

Коэффициент напряжения прикосновения.

Пренебрегая сопротивлением обуви (когда она мокрая или при ее отсутствии), можно записать:

если ступни ног удалены одна от другой на расстоянии шага.

если ступни ног находятся рядом.

Шаговое напряжение U_lu — это напряжение между двумя точками на земле, обусловленное растеканием тока замыкания, при одновременном касании их ногами человека (рис. 13.3).

Если одна нога находится на расстоянии хот центра заземлителя, то другая нога находится на расстоянии х+я, где я —длина шага. Обычно в расчетах принимают я = 0,8 м.

Шаговое напряжение, В, определяют по формуле.

Допустимым считают шаговое напряжение не более 40 В.

Пример. На расстоянии 4 м сзади от идущего человека на землю упал оборвавшийся провод линии электропередач напряжением 6 кВ. Определить опасность поражения человека шаговым.

Рис. 13.3. Схема возникновения шагового напряжения напряжением, если ток замыкания на землю /₃ = 10 А. Грунт — чернозем.

Решение. По таблице 47 приложения определим удельное сопротивление грунта р, которое для чернозема составляет 9…53 Ом • м. Принимая для расчетов большее значение р, определим шаговое напряжение:

Такое напряжение при рассматриваемых выше условиях для человека практически безопасно.