Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям

Степень опасности прикосновения человека к неизолирован­ным токоведущим частям электроустановок, находящихся под на­пряжением, зависит от вида прикосновения и вида электрической сети. Прикосновения могут быть одно- и двухфазными в трехфаз­ных сетях, а так же одно- и двухполюсными в однофазных сетях.

Двухфазное и двухполюсное прикосновения весьма опасны, так как че­ловек оказывается под номинальным напряжением источника элек­троэнергии. Значение тока, проходящего через человека, определяется

/ = U/R,

ч н' ч*

где У — номинальное напряжение источника, В; /? — сопротивле­ние человека, Ом.

Согласно ПУЭ («Правила устройства электроустановок») при напряжении до 1000 В применяются трехфазные сети: трехпровод­ная с изолированной нейтралью, четырехпроводная с заземленной нейтралью.

Рассмотрим случай однофазного прикосновения в этих сетях в об­щем виде. Вначале рассмотрим прикосновение человека к фазно­му проводу трехфазной четырехпроводной сети, у которой нейтраль заземлена через активное и индуктивное сопротивления г₀ и XL = = (oL_q, а сопротивления изоляции проводов (Ом), так же как и ем­кости проводов (Ф) относительно земли, не равны между собой, т. е. г, *г_{г Ф}г_г фг, С^С₂±С_ъф С * 0.

Это наиболее сложный случай, однако выводы, полученные при его рассмотрении, могут быть распространены путем простейших преобразований на другие трехфазные сети.

На рис. 2.9 показаны рассматриваемая сеть и ее эквивалентная схема в момент прикосновения человека.

Полные проводимости изоляции фазных и нулевого проводов относительно земли и заземления нейтрали в комплексной форме

У_и ⁼ Wr_H + j_taCfj, Y₀ = 1/г₀ + у/(св/.₀), полная проводимость чело­века (См): Y_h = 1 / R_b.

При прикосновении человека к одной из фаз (например, фаза 1) напряжение прикосновения определится выражением (В)

(2.2)

а ток через человека будет равен (А)

/_А=ад=(4-4К,

где £/, — комплексное напряжение фазы I (фазное напряжение), В; U_Q — комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00' на эквивалентной схеме) (В).

и.

^Y\ ^{+ У}г ⁺ К ^{+ Y}h ⁺ К ⁺ К

С учетом того, что для симметричной трехфазной системы 0,=и_ф- U,=a%; 0,=аи_ф,

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 1

Учебное пособие для вузов 1

ПРЕДИСЛОВИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 6

1.1.ИДЕНТИФИКАЦИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ ; -г; и НОМЕНКЛАТУРА ОПАСНОСТЕЙ 16

1.2.КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА 24

1.3.АТТЕСТАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ ПО УСЛОВИЯМ ТРУДА 31

1.4.ИСТОЧНИКИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА 37

= Б. 50

оЖ 70

2. ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗВРЕДНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА 122

/А=ад=(4-4К, 171

т! 205

• \ /К /!' 205

i 5 5 205

. К = — 332

п п о 619

будем иметь

. ₌ у_{1 + 0}У_{2 + 0}у₃ + у;

⁰ *Y,+y₂+Yi + Y_H+Y_a+Y_h'

Подставив это выражение в (2.2), получим уравнение напряже­ния в комплексной форме, приложенное к телу человека, прикос­нувшегося к фазе 1 трехфазной четырехпроводной сети с нейтра­лью, заземленной через активное и реактивное сопротивления (В):

"" ♦ У, + У_г* V, + У„ + Y, + Y„ ' ¹¹

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на У_д:

,-йу-иу^{-

Пользуясь уравнениями (2.3) и (2.4), определим U и /_А при при­косновении человека к фазе наиболее распространенных трехфаз­ных сетей: четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью и трехпроводной с изолированной нейтралью.

Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной ^

нейтралью •;

Выражения для £/ и /_д в случае прикосновения человека к фазе этой сети (рис. 2.10) аналогичны выражениям (2.3) и (2.4); лишь полная проводимость заземления нейтрали имеет иное значение:

Y₀=Ur₀. (2.5)

При нормальном режиме работы сети проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с У₀ имеют малые значения и с некоторым допущением могут быть приравне­ны к нулю: )

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ОХРАНА ТРУДА 1

Учебное пособие для вузов 1

ПРЕДИСЛОВИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 6

1.1.ИДЕНТИФИКАЦИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ ; -г; и НОМЕНКЛАТУРА ОПАСНОСТЕЙ 16

1.2.КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА 24

1.3.АТТЕСТАЦИЯ РАБОЧИХ МЕСТ ПО УСЛОВИЯМ ТРУДА 31

1.4.ИСТОЧНИКИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЧЕЛОВЕКА 37

= Б. 50

оЖ 70

2. ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗВРЕДНЫХ И БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА 122

/А=ад=(4-4К, 171

т! 206

• \ /К /!' 206

i 5 5 206

. К = — 333

п п о 619

Согласно ПУЭ г₀ не должно превышать 10 Ом; сопротивление же тела человека R_h не опускается ниже нескольких сотен ом. Следова­тельно, без большой ошибки в (2.6) и (2.7) можно пренебречь зна­чением /*р и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфаз­ной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением (У_ф, а ток, прохо­дящий через него, равен частному от деления £/_ф //?_д.

При аварийном режиме, когда одна из фаз се ти, например, фаза 3 (см. рис. 2.10), замкнута на землю через относительно малое сопро­тивление г уравнение (2.3) имеет следующий вид:

и = и. - — .

^{пр ф} y^Y^Y„

Рис. 2.10. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме; а - схема сети; 6 - векторная диаграмма напряжений

Здесь мы приняли, что У_р Y₂ и Y_H малы по сравнению с У₀, а У₃ — по сравнению с Y_Q и К_н, т. е. приравнены нулю.

Выполнив соответствующие преобразования и учтя, что У_м=1/г_м; К=1/г; У=1/г, получим напряжение прикосновения в действи­тельной форме (В):

+ 3 r_wr₀ + з)²

^пр ил ' _r , р(_r , , 'I

C/o ⁺ "л 1^Гз» + 0 /

С целью упрощения этого выражения сделаем допущение, что

3^/Ь ^ 2V3г_тг_в.

В результате получим

(2.8)

(2.9)

Ток через человека будет равен (А)

Л» +^ra'ft

^ ^^Ф/’з_м^/'0+^Л,л(^+^/'о)’

Рассмотрим два характерных случая, ’

1. Если принять, что сопротивление замыкания провода на зем­лю г_т равно нулю, то уравнение (2.8) примет вид U = С/_фу13 .

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздей­ствием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления ней­трали г₀, то U = U , т. е. напряжение, под которым окажется чело-. век, будет равно фазному напряжению. ■

Однако в практических условиях сопротивления г_зм и г₀ всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается че­ловек, прикоснувшийся в аварийном режиме к исправному фазно­му проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т. е. ^;

(2.10)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой на рис.

2.10.

Таким образом, прикосновение человека к исправному фазному проводу сети с заземленной нейтралью в аварийный период более опасно, чем при нормальном режиме.

Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

3

2

Пользуясь этим выражением, оценим опасность прикосновения к фазному проводу при равенстве сопротивлений изоляции и отсут­ствии емкостей (короткие воздушные сети), т. е. при л, = г_г = л₃ = г, С, = С₂ = С₃ = 0, ток через человека будет

К = ^/(*W3). (2.12)

В сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, при­коснувшегося к одному из фазных проводов в период нормальной рабо­ты сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Тогда, подставив в уравнение (2.11) К, = У_г = 0, получим ток, протекающий через человека:

После преобразований получим выражение для тока в действи­тельной форме

Л

(2-13)

^Kh ^{+ Г}₃м

Напряжение прикосновения будет

7з

^U«p = ¹Л =^и* „ , ■ • (2.14)

ⁿt\ зм

Если принять, что г_ы — 0, получим U_np = С/_ф V3 , т. е. человек ока­жется под линейным напряжением сети.

Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети.