Материал: Мищенко О.А

256

–контакта с неизолированной токоведущей частью;

–вследствие индукции от высоковольтных электроустановок или электросетей;

–вследствие удара молнии.

2.Прикосновение к неизолированным токоведущим частям на распределительных щитах.

3.Появление шагового напряжения (появляется потенциал на осно-

вании оборудования).

4.Образование электрической дуги при эксплуатации высоковольтных установок.

5.Неправильный монтаж электрооборудования.

6.Отсутствие или неисправность защитных устройств.

7.Нарушение правил техники безопасности при эксплуатации установок электросетей.

8.3. Условия поражения электрическим током

Виды существующих электросетей:

Однофазные простейшие

–однофазные однопроводные электросети применяются в установ-

ках до 1000 В (на транспорте);

–однофазные двухпроводные электросети изолированные от сети применяются в установках как с напряжением 12-47 В, так и 127-380 В;

Однофазные двухпроводные электрические сети с заземленным выводом вторичной обмотки.

Трехфахные электросети

–трехфазные трехпроводные (ЛЭП 6-35 кВ);

–трехфазные трехпроводные с эффективно заземленной нейтралью

(в установках свыше 1000 В и ЛЭП);

–трехфазные четырехпроводные электросети с изолированной нейтралью (как правило не используются, так как до 1000 В невозможно обеспечить безопасность обслуживающего персонала, а выше 1000 В неэкономично использовать нейтральный провод);

–трехфазные четырехпроводные электросети с глухозаземленной нейтралью (самая распространенная бытовая и производственная электросеть).

Поражение электрическим током происходит в результате:

–прямого прикосновения к неизолированным токоведущим частям,

находящимся под напряжением (оголенные провода, шины, клеммы, контакты и т. п.) по вине самого пострадавшего или должностного лица, не обеспечившего безопасность;

–косвенного прикосновения к нетоковедущим, но токопроводящим частям оборудования, инструмента или инженерных сооружений, кото-

рые при пробое изоляции или иным причинам не связанным с действиями

257

пострадавшего оказались под напряжением(рассматривается как отказ техники);

–недопустимого приближения человека к металлическим частям, находящимся или оказавшимся под напряжением.

При прямом и косвенном прикосновениях условия поражения определяются видом и параметрами электрической сети, типом прикосновения, применяемым способом и средствами защиты, классом опасности помещения (условия работ) и степенью изоляции человека от земли(под землей понимается точка почвы с нулевым потенциалом).

В зависимости от способа включения человека в электрическую цепь различают:

–однополюсное – если человек, стоя на земле, касается рукой или головой неизолированных токоведущих частей (рис. 8.3 а и 8.4 а), в результате чего электрический ток протекает по пути«рука-нога» или «голова-нога»;

–двухполюсное – если изолированный от земли сопротивлением обуви и пола человек двумя руками или головой и одной рукой касается неизолированных проводов разных фаз или фазного и нулевого провода (рис. 8.3 б, 8.4 б), в результате чего электрический ток протекает по пути «рука-рука» или «голова-рука». Сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела ( Rч ).

Рис. 8.3. Трехфазные электрические цепи с изолированной нейтралью: а – однополюсное включение; б – двухполюсное включение; в – включение человека в сеть в аварийном режиме при наличии замыкания одной из фаз на землю; Iч – ток, протекающий че-

рез человека; ra , rв , rc , Ca , Cв , Cc – соответственно омические и емкостные сопротивле-

ния изоляции фаз C, B, A относительно земли; Rч – переходное сопротивление в месте замыкания на землю

Анализ случаев электротравм свидетельствует, что хотя двухполюсное включение человека в электрическую цепь встречается довольно редко, оно наиболее опасно для всех видов сетей. Это связано с тем, что согласно закону Ома величина тока, проходящего через тело человека, для однофазной сети равна Iч = U раб Rч и для трехфазной сети– Iч = U л Rч . То

есть определяется только сопротивлением тела человека и напряжением сети. При U л = U раб = 220 В и Rч =1000 Ом I÷ = 2201000 = 220 мА, что значи-

258

тельно превосходит смертельную величину в100 мА. Таким образом, тяжесть травмы или даже жизнь человека зависит от того, как быстро он разорвет электрическую цепь (освободится от контакта с проводником тока), ибо в этом случае время воздействия является определяющим [8, 9].

Рис. 8.4. Трехфазные электрические цепи с заземленной нейтралью: а – однополюсное включение; б – двухполюсное включение; в – включение человека в сеть в аварийном режиме при наличии замыкания одной из фаз на землю; Rч – переходное со-

противление в месте замыкания на землю; R0 – сопротивление рабочего заземления ну-

левой точки трансформатора на подстанции или генератора; Iч – ток, протекающий че-

рез человека; C, B, A, N – фазы

Прямые однополюсные включения во всех сетях с глухозаземлен-

ной нейтралью также опасны, так как человек будет находиться под фазным напряжением, а ток проходит по пути «рука-ноги» или «рука-рука». В сетях с изолированной нейтралью поражения не произойдет, так как сопротивление между фазами и землей велико и величина тока, проходящего через человека, будет малой, равной величине тока утечки.

Косвенные прикосновения, по сути, соответствуют прямым однопо-

люсным и величина тока, протекающего через тело человека по петле «рука-ноги», определяется напряжением прикосновения. Для человека, стоящего на земле и касающегося заземленного оборудования, корпус которого оказался под напряжением, таким напряжением прикосновения будет являться разность потенциалов руки и ноги. Потенциал руки jр ра-

вен потенциалу появившемуся на корпусе в результате пробоя изоляции фазы, а потенциал ног jн определяется потенциалом земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю(рис. 8.5а) [18] и определяется по выражению

Uпр =jр -jн =[Iз ×r×(1/ r -1/ x)]/(2p),

где Iз – ток, стекающий через заземлитель, А; r – удельное сопротивление грунта, Ом·м; r – радиус заземлителя, м; x – расстояние от человека, стоящего на грунте, до заземлителя, м.

Потенциал на поверхности грунта распределяется по гиперболическому закону jx = k / x , где k – постоянная величина, определяемая в зависимости от электрического сопротивления грунта и величины стекающего тока

259

замыкания; x – расстояние от точки замыкания до земли(рис. 8.5 б). Следовательно, по мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения увеличивается, и за пределами зоны растекания тока(20 м от точки стекания тока с корпуса в землю) фактически равно потенциалу корпуса. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности.

Рис. 8.5. Схемы: а – формирования напряжения прикосновения к заземленным нетоковедущим элементам, оказавшимся под напряжением; б – растекания тока в грунте;

в – формирования напряжения шага: I – потенциал растекания тока в грунте; II – напряжение прикосновения; R3 – сопротивление заземлителя; U ш 1 , U ш 2 – напряжение

шага; U3 – напряжение заземлителя; U пр 1 , U пр 2 , U пр 3 – напряжения прикосновения;

х – расстояние от заземлителя до ближней точки касания человеком поверхности земли; a – ширина шага (обычно 80 см)

Если человек находится в зоне растекания тока, то при одновременном касании ее поверхности ногами он попадает под обусловленное растеканием тока замыкания на землю напряжение шага, величина которого определяется разностью потенциалов, под которыми находятся его ноги (рис. 8.5 в) [18]

Напряжение шага зависит от трех факторов: потенциала зазем-

лителя; расстояния от человека до заземлителя(с удалением от зазем-

лителя напряжение уменьшается и обращается в нуль за пределами зоны растекания) и ширины шага (чем она больше, тем выше напряже-

ние) [9].

Опасность воздействия напряжения шага на человека заключается в том, что при протекании тока по нижней петле возникают судороги мышц ног, человек падает на землю и цепь тока замыкается вдоль всего тела, это может вызвать тяжелое поражение организма.

Анализ случаев прикосновения человека к проводам трехфазных электрических сетей показал, что:

1) наименее опасным является однофазное прикосновение к проводу исправной сети с изолированной нейтралью;

260

2)в случае замыкания одной из фаз на землю опасность однофазного прикосновения к исправной фазе больше, чем в исправной сети при любом режиме нейтрали;

3)наиболее опасным является двухфазное прикосновение при любом режиме нейтрали.

8.4. Методы и средства обеспечения электробезопасности

Надежность работы и безопасность жизнедеятельности в процессе эксплуатации и обслуживания электроустановок достигается посредством точного соблюдения правил технической эксплуатации и реализацией мероприятий защиты в соответствии с рекомендациями государственных стандартов по электробезопасности [5], Межотраслевых правил по охране труда (технике безопасности) при эксплуатации электроустановок и Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [12, 16]. Для оптимальной защиты от поражения электрическим током в зависимости от категории электриче-

ской опасности помещений эти документы регламентируют раздельное или комплексное применение следующихтехнических способов и средств:

–размещение неизолированных токоведущих элементов вне зоны их досягаемости, в том случае, когда их изоляция не целесообразна или не-

возможна (провода воздушных ЛЭП подвешены над землей для линии до 1000 В на высоте более 6 м, свыше 1000 В – более 7 м; внутри производственных зданий на высоте более 3,5 м);

–применение защитных оболочек и ограждений;

–использование малого напряжения и электрической изоляции -то коведущих элементов;

–контроль и профилактика повреждения изоляции;

–электрическое разделение сетей;

–применение устройств автоматического отключения(УЗО) и блокировки опасных зон (пространств);

–применение предупредительной сигнализации, сигнальных цветов, сигнальной разметки, знаков безопасности и плакатов.

Сигнальные цвета применяются:

–для обозначения поверхностей конструкций, приспособлений, узлов являющихся источниками опасности для людей;

–защитных устройств, ограждений, блокировок;

–пожарных технических средств.

Сигнальная разметка применяется в местах опасностей и препятствий, выполняется на поверхностях строительных конструкций, элементах здания, транспортных средствах, оборудовании.

– использование цветового обозначения токоведущих частей, предназначено для легкого распознавания электрических сетей и удобства об-

служивания (шина А – желтого цвета, шина В – зеленого, шина С – крас-