Анализ опасности поражения человека электрическим током в сетях с различным режимом нейтрали

Степень опасности и исход поражения электрическим током зависят: от схемы «подключения» человека в электрическую цепь; на электрической сети:

трехфазная четырехпроводная с заземленной нейтралью;

трехфазная с изолированной нейтралью.

Нейтральной точкой трансформатора (генератора) называют точку соединения обмоток питающего трансформатора. При нормальном режиме работы электрической сети в этой точке напряжение равно 0. Нейтраль источника питания может быть заземленная и изолированная от земли, это определяет режим ее работы. Заземление нейтрали называют рабочим заземлением R₀.

Выбор схемы сети и режима нейтрали источника тока осуществляют в зависимости от технологических требований и условий безопасности.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как эта сеть характеризуется двумя напряжениями - линейным и фазным (380/220 В). Линейным напряжением 380 В питают силовую нагрузку - включают электродвигатели производственного оборудования между фазными проводами. Фазное напряжение = 220 В используют для осветительной установки - подключают лампы между фазным и нулевым проводами. Линейное напряжение всегда больше фазного в 1,73 раза.

По условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети, обеспечивающий незначительную емкость проводов относительно земли. Это могут быть малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить высокий уровень изоляции электроустановки или нельзя быстро отыскать и устранить ее повреждение.

В силу специфики и незначительной мощности производства по сравнению с другими предприятиями пищевой промышленности на предприятиях общественного питания могут быть использованы одно- и двухфазные сети с заземленной нейтралью, а при эксплуатации средств малой механизации при погрузочно-разгрузочных работах рекомендуют электрическую сеть с изолированной нейтралью. Степень электробезопасности в таких сетях возрастает за счет большого сопротивления изоляции электропроводов по отношению к земле.

Поражение человека электрическим током может быть вызвано однополюсным (однофазным) или двухполюсным (двухфазным) прикосновением к токоведущей части установки.

Однофазное подключение является менее опасным, чем двухфазное, однако оно возникает значительно чаще и является основной причиной электротравматизма. На исход поражения в этом случае оказывает решающее влияние режим нейтрали электросети.

При прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью (рис.) последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивления изоляции и емкости относительно земли двух других неповрежденных фаз.

Рис. Однополюсное прикосновение к сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы

При нормальной работе электросети напряжение нейтрали источника питания по отношению к земле равно нулю. Напряжения фаз относительно земли одинаковы и равны фазным напряжениям источника питания.

Сопротивление изоляции проводов никогда не равно бесконечно большой величине, обязательно имеют место токи утечки.

Провода и земля в этом случае являются как бы обкладками конденсатора, между которыми возникает электрическое поле. Чем более протяженная электрическая сеть, тем больше ее емкость.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети, так как эта сеть характеризуется двумя напряжениями - линейным и фазным (380/220 В). Линейным напряжением 380 В питают силовую нагрузку - включают электродвигатели производственного оборудования между фазными проводами. Фазное напряжение = 220 В используют для осветительной установки - подключают лампы между фазным и нулевым проводами. Линейное напряжение всегда больше фазного в 1,73 раза.

По условиям безопасности сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети, обеспечивающий незначительную емкость проводов относительно земли. Это могут быть малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить высокий уровень изоляции электроустановки или нельзя быстро отыскать и устранить ее повреждение.

В силу специфики и незначительной мощности производства по сравнению с другими предприятиями пищевой промышленности на предприятиях общественного питания могут быть использованы одно- и двухфазные сети с заземленной нейтралью, а при эксплуатации средств малой механизации при погрузочно-разгрузочных работах рекомендуют электрическую сеть с изолированной нейтралью. Степень электробезопасности в таких сетях возрастает за счет большого сопротивления изоляции электропроводов по отношению к земле.

Поражение человека электрическим током может быть вызвано однополюсным (однофазным) или двухполюсным (двухфазным) прикосновением к токоведущей части установки.

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

С увеличением сопротивления изоляции опасность поражения электрическим током уменьшается.

При аварийном режиме работы этой же сети, когда возникает глухое замыкание фазы на землю, напряжение в нейтральной точке может достигать фазного напряжения, напряжение неповрежденных фаз относительно земли становится равным линейному напряжению. В этом случае, если человек прикоснется к одной фазе, он окажется под линейным напряжением, через него пойдет ток по пути «рука - нога». В данной ситуации на исход поражения сопротивление изоляции проводов не играет никакой роли. Такое поражение током чаще всего приводит к летальному исходу.

На предприятиях, где сети разветвленные и имеют значительную протяженность, а следовательно, большую емкость, система с изолированной нейтралью теряет свое преимущество, так как увеличивается ток утечки, снижается сопротивление участка фаза-земля. С точки зрения электробезопасности в таких случаях предпочтение отдается сети с заземленной нейтралью (рис. ).

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

Сопротивлением земли, как и в случае электрической сети с изолированной нейтралью, можно пренебречь.

Примеры свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях однофазное подключение человека в сеть с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сеть с заземленной нейтралью.

Наиболее опасным является двухфазное подключение человека в электрическую сеть, так как он попадает под линейное напряжение сети вне зависимости от режима нейтрали и условий эксплуатации сети.

Случаи двухфазного прикосновения происходят редко и преимущественно в электроустановках до 1000 В при работах на щитах и сборках, при эксплуатации оборудования с неизолированными токоведущими частями и т. п.

49. Устройство защитного заземления, его цель, область применения и принципы расчета. Контроль изоляции в электрических сетях.это преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических не токоведущих частей ЭУ, которые могут оказаться под напряжением.

Назначение: устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, то есть при замыкании их на корпус.

Принцип действия защитного заземлителя:

Снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и напряжения шага, обусловленных замыканием фазы на корпус, за счет уменьшения потенциала заземленного оборудования, а так же выравнивание потенциалов основания и оборудования. В основном защитное заземление применяется в сетях ИНТ с напряжением до 1000 В.

Область применения защитного заземления:

1. трехфазные трехпроводные сети U до 1000 В с изолированной нейтралью (ИНТ)

2. для сетей U>1000 В с любым режимом нейтрала (ИНТ и ЗНТ).

Заземляющее устройство представляет собой совокуп­ность заземлителя (металличе­ских проводников, находя­щихся в непосредственном со­прикосновении с землей) и за­земляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

А) б)

Рис. 2. Принципиальная схема защитного заземления: а - в сети с изолированной нейтралью; б – в сети с заземленной нейтралью выше 1000В; 1 – оборудоваение ; 2– заземлитель; R_з – сопротивление защитного заземления, Ом; R₁, R₂, R₃ – сопротивления фаз относительно земли

Рис. 3. Схема работы защитного заземления: а– общая схема, б–схема замещения;, 1– корпус, 2– заземлитель

Различают два типа заземляющих устройств: выносное (или сосре­доточенное) и контурное (или распределенное).

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляе­мое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площад­ки. Применяется лишь при малых значениях тока замыкания на землю (I₃), в частности, в установках напряжением до 1000 В.

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру (периметру) площад­ки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределе­ны по всей площадке по возможности равномерно.

а) б)

Рис 4. Схема заземляющего устройства: а – контурное; б – выносное; 1 – магистраль заземления; 2 – заземляющие проводники; 3 – заземляемое оборудование; 4 – вертикальные заземлители; 5 – соединительный горизонтальный проводник.

В заземляющих устройствах применяют искусственные (вертикаль­ные и горизонтальные электроды из стальных труб, уголков, прутков, полос) и естественные (трубопроводы, арматура, свинцовые оболочки кабелей, проложенные или связанные с землей) заземлители.

В качестве заземляющих проводников применяют полосовую и круглую сталь. Прокладку их производят открыто по конструкциям зданий. Последовательное включение заземляемого оборудования не допускается.

Согласно ПУЭ сопротив­ление защитного заземления в любое время года не должно превы­шать:

– 4 Ом – в установках напряжением до 1000 В; если мощность ис­точника тока (генератора или трансформатора) 100 кВ•А и менее, то сопротивление заземляющего устройства допускается до 10 Ом;

– 0,5 Ом – в установках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью;

– 250/I_з, но не более 10 Ом в установках с напряжением выше 1000В с изолированной нейтралью; если заземляющее устройство используется одновременно для установок с напряжением не более 1000 В, то сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 125/I_з, но не более 10 Ом (или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000 В). I_з – ток замыкания на землю.

При проектировании заземляющего устройства следует соблюдать приведенные требования.

Заземление в помещениях второго и третьего класса опасности яв­ляется обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока, а в помеще­ниях без повышенной опасности — при напряжении 380 В и выше пе­ременного и 440 В и выше постоянного тока. Во взрывоопасных поме­щениях заземление выполняется независимо от значения напряжения установки.

В процессе эксплуатации электроустановок; например, при рабо­тах вблизи токоведущих частей, находящихся под напряжением, при работах на отключенных токоведущих частях (шинах, проводах и т.п.) существует повышенная опасность поражения человека электри­ческим током, поэтому принимаются дополнительные меры, исклю­чающие эту опасность, возникающую, например, при ошибочной по­даче напряжения.

Такими средствами защиты, дополняющими описанные выше ста­ционарные конструктивные защитные устройства электроустановок, служат переносные приборы и приспособления, применяемые для защиты персонала от поражения током, от воздейст­вия электрической дуги, продуктов горения, падения с высоты и дру­гих опасных факторов.

Рассматриваемые средства индивидуальной защиты условно делят­ся на три группы: изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Особое место среди них занимают изолирующие электрозащитные средства.

Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и до­полнительные.

Основные электрозащитные изолирующие средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроуста­новок, и поэтому ими разрешает­ся касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением и работать на этих частях. В элек­троустановках напряжением до 1000 В к ним относятся: диэлек­трические резиновые перчатки, инструмент с изолирующими ру­коятками (изолирующие штанги и клещи) и указатели напряжения до 1000 В и выше 1000 В.

Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защищать человека от поражения током. Их назначение – усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться. В электроуста­новках напряжением до 1000 В к ним относятся: диэлектрические га­лоши, коврики и изолирующие подставки.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведуших частей – переносные ограждения (щиты, ограждения – клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпа­ки); для предупреждения ошибочных операций – предупредитель­ные плакаты; для временного заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности поражения работающего током при случайном появлении напряжения — устройства временного за­земления.

Предохранительные средства защиты предназначены для индиви­дуальной защиты работающего от световых, тепловых и механических воздействий. К ним относятся: защитные очки, противогазы, специаль­ные рукавицы и некоторые другие.

Исправность средств защиты должна проверяться осмотром перед каждым их применением, а также периодически через 6-12 месяцев. Изолирующие электрозащитные средства, а также накладки и колпаки периодически подвергаются электрическим испытаниям.

Рассмотренные технические и другие электрозащитные средства дополняются на производстве звуковой или световой сигнализацией о наличии напряжения или его отсутствии в электроустановках, преду­преждающими, предписывающими и указательными плакатами, над­писями и знаками безопасности.