Схемы включения человека в цепь тока. Основные схемы включения человека в электрическую цепь. Возможные схемы включения человека в электрическую цепь
Существуют различные схемы включения человека в электрическую цепь тока:
Однофазное прикосновение – прикосновение к проводнику одной фазы действующей электроустановки;
Двухфазное прикосновение – одновременное прикосновение к проводникам двух фаз действующей электроустановки;
Прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, оказавшихся под напряжением в результате повреждения изоляции;
Включение под напряжение шага – включение между двумя точками земли (грунта), находящимися под разными потенциалами.
Рассмотрим наиболее характерные схемы включения человека в электрическую цепь тока.
Однофазное прикосновение в сети с глухозаземленной нейтралью. Ток, протекающий через тело человека (I h ) при однофазном прикосновении (рис. 6) замкнется по цепи: фаза L 3 – тело человека - основание (пол) – заземлитель нейтрали – нейтраль (нулевая точка).
Рис. 6. Схема однофазного прикосновения в сети
с глухозаземленной нейтралью
По закону Ома: ,
Где R о – сопротивление заземления нейтрали,
R осн - сопротивление основания.
Если основание (пол) токопроводящее, то R осн ≈ 0
Учитывая то, что R о « R h , то
U h = U ф
Такое прикосновение крайне опасно.
Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью. Ток, протекающий через тело человека (рис. 7) замкнется по цепям: фаза L 3 – тело человека – пол и далее возращается в сеть через изоляции фаз L 2 и L 1 , т.е. далее ток следует по цепям: изоляция фазы L 2 - фаза L 2 - нейтраль (нулевая точка) и изоляция фазы L 1 - фаза L 1 – нейтраль (нулевая точка). Таким образом, в цепи тока, протекающего через тело человека, последовательно с ним оказываются включенными изоляции фаз L 2 и L 1 .
Рис. 7. Схема однофазного прикосновение в сети
с изолированной нейтралью
Сопротивление изоляции фазы Z имеет активную (R ) и емкостную составляющие (С ).
R – характеризует неидеальность изоляции, т.е. способность изоляции проводить ток, хотя и значительно хуже, чем металлы;
С – емкость фазы относительно земли определяется геометрическими размерами воображаемого конденсатора, «пластинками» которого являются фазы и земли.
При R 1 = R 2 = R 3 = R ф и С 1 = С 2 = С 3 = С Ф ток, протекающий через тело человека:
где Z - полное сопротивление изоляции фазного провода относительно земли.
Если емкость фаз пренебречь С ф = 0 (воздушные сети небольшой протяженности), то:
откуда следует, что величина тока зависит не только от сопротивления человека, но также от сопротивления изоляции фазного провода относительно земли.
Если, например, R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ом, то
; U h = 0,0111000 = 110 В
Двухфазное прикосновение. При двухфазном прикосновении (рис. 8) независимо от режима нейтрали человек окажется под линейным напряжением сети U л и по закону Ома:
при U л =380 В: I = 380/1000 = 0,38 А = 380 мА.
Рис. 8. Схема двухфазного прикосновения человека
Двухфазное прикосновение крайне опасно, такие случаи сравнительно редки и являются, как правило, результатом работы под напряжением в электроустановках до 1000 В, что является нарушением правил и инструкции.
Прикосновение к металлическому корпусу, оказавшемуся под напряжением. Прикосновение к корпусу электроустановки (рис. 9), в которой фаза (L 3) замкнулась на корпус, равносильно прикосновению к самой фазе. Поэтому анализ и выводы для случаев однофазного прикосновения, рассмотренные ранее, полностью применяются для случая замыкания на корпус.
Рис. 9. Схема прикосновения человека к металлическому
корпусу, оказавшемуся под напряжением
Схемы включения в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землей (рис.1). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.
Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.
Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (U пр ).
Двухфазное прикосновение, при прочих равных условиях, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, а ток через человека, оказываясь независимым oт схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:
где 
-
линейное
напряжение, т.e.
напряжение между фазными проводами
сети, В;
U ф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;
R h - сопротивление тела человека, Ом.
Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а - двухфазное включение: б и в- однофазные включения
Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в результате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).
Однофазное прикосновение, при прочих равных условиях, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через человека, ограничивается влиянием многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает значительно чаще и является основной схемой, при которой происходит поражение людей током в сетях любого напряжения. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного прикосновения. При этом рассматриваются обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.
6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью
В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения U пр , и тока I h проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.
Рассмотрим наиболее общий случай, когда сопротивления изоляции проводов, так же как и емкости проводов относительно земли не равны между собой, т.е.
r 1 ≠ r 2 ≠ r 3 ≠ r н ; С 1 ≠ С 2 ≠ С 3 ≠ С н ≠ 0,
где r 1 , r 2 , r 3 , r н - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;
C 1 , C 2 , C 3 , C н - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.
Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:
;
;
;
где w - угловая частота, рад/с;
j
-
мнимая
единица, равная (
).
Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а - схема сети; б - эквивалентная схема; L 1, L 2, L 3, - фазные проводники; PEN - нулевой (совмещённый) провод.
Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно
;
,
где r 0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.
Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.
При прикосновении человека к одной из фаз, например к фазному проводнику L1, напряжение, под которым он окажется, определится выражением
, (6.1)
Ток найдётся по формуле
где 
- комплексное напряжение фазы 1 (фазное
напряжение), В;
-
комплексное
напряжение между нейтралью источника
тока и землей (между точками 00"
на
эквивалентной схеме).
Пользуясь известным
методом двух узлов,
можно выразить следующим образом:
Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы
;
;
,
где U ф - фазное напряжение источника (модуль), В;
а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где
,
будем иметь равенство
.
Подставив это значение в (6.1), получим искомое уравнение напряжения прикосновения в комплексной форме, воздействующего на человека, прикоснувшегося к фазному проводнику L1 трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:
. (6.2)
Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Y h :
. (6.3)
При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с проводимостью заземления нейтрали имеет весьма малые значения и с некоторым допущением может быть приравнена к нулю, т.е.
Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y н = 0
В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно
,
или (в действительной форме)
,
(6.4)
а ток равен
(6.5)
Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r 0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека R h , не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r 0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф , и ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R h .
Из уравнения (6.5) вытекает еще один вывод: ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали сети.
В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.
Глухое замыкание на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли.
При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r зм , а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:
.
Здесь также принимаем, что Y 1 , Y 2 и Y н малы по сравнению с Y 0 , т.е. приравнены к нулю.
Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что
,
и
,
получим напряжение прикосновения в действительной форме
.
Для упрощения этого выражения допустим, что
.
В результате получим окончательно, что напряжение U пр равно
. (6.6)
Ток, проходящий через человека, определяется по формуле
.
(6.7)
Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а - схема сети; б - векторная диаграмма напряжений.
Рассмотрим два характерных случая.
Если сопротивление замыкания проводов на землю r зм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид
.
Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.
2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r 0 , то из уравнения (6.6) получим, что U np = U ф , т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.
Однако в практических условиях сопротивления r зм и r 0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.
> U
пр
>
U
ф
. (6.8)
Это
положение иллюстрируется векторной
диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и
соответствующей рассматриваемому
случаю. Следует отметить, что этот вывод
вытекает также из уравнения (6.6). Так,
при небольших значениях r
зм
и
r
0
по
сравнению с R
h
,
первым
слагаемым в знаменателе можно пренебречь.
Тогда дробь при любых соотношениях r
зм
и
r
0
будет
всегда больше единицы, но меньше
,
т.е. получим выражение (6.8).
Все случаи поражения человека током в результате электрического удара — следствие 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 силу тока /ч, проходящего через человека с учетом этих факторов, можно выбрать соответствующие защитные меры для снижения опасности поражения.
Двухфазное включение человека в цепь тока (рис. 8.1, а). Оно происходит довольно редко, но более опасно по сравнению с однофазным, так как к телу прикладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное, а сила тока, А, проходящего через человека, не зависит от схемы сети, режима ее нейтрали и других факторов, т. е.
I = Uл/Rч = √ 3Uф/Rч,
где Uл и Uф —линейное и фазное напряжение, В; Rч — сопротивление тела человека, Ом (согласно Правилам устройства электроустановок в расчетах Rч принимают равным 1000 Ом).
Случаи двухфазного прикосновения могут произойти при работе с электрооборудованием без снятия напряжения, например, при замене сгоревшего предохранителя на вводе в здание, применении диэлектрических перчаток с разрывами резины, присоединении кабеля к незащищенным зажимам сварочного трансформатора и т. п.
Однофазное
включение. На
ток, проходящий через человека, влияют различные факторы, что снижает
опасность
поражения по сравнению с двухфазным прикосновением.
Рис. 8.1. 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 однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, силу тока, А, проходящего через человека, при равенстве сопротивления изоляции проводов относительно земли r1 = r2 = r, определяют по формуле
Iч = U/(2Rч + r),
где U— напряжение сети, В; r — сопротивление изоляции, Ом.
В трехпроводной сети с изолированной нейтралью при r1 = r2 = r3 = rток пойдет от места контакта через тело человека, обувь, пол и несовершенную изоляцию к другим фазам (рис. 8.1, б). Тогда
Iч = Uф/(Ro + r/3),
где Rо — общее сопротивление, Ом; RO = Rч + Rоп + Rп; Rоб — сопротивление обуви, см: для резиновой обуви Rоб ≥ 50 000 Ом; Rn — сопротивление пола, Ом: для сухого деревянного пола, Rп = 60 000 Ом; г — сопротивление изоляции проводов, Ом (согласно ПУЭ должно быть не менее 0,5 МОм на фазу участка сети напряжением до 1000 В).
В трехфазных четырехпроводных сетях ток пойдет через человека, его обувь, пол, заземление нейтрали источника и нулевой провод (рис. 8.1, в). Сила тока, А, проходящего через человека,
Iч=Uф(Rо + Rн),
где RH — сопротивление заземления нейтрали, Ом. Пренебрегая сопротивлением RH, получим:
На предприятиях сельского хозяйства в основном применяют четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Их преимущество состоит в том, что посредством их можно получить два рабочих напряжения: линейное Uл = 380 В и фазное Uф = 220 В. К таким сетям не предъявляют высоких требований к качеству изоляции проводов и их применяют при большой разветвленности сети. Несколько реже используют трехпроводную сеть с изолированной нейтралью при напряжении до 1000В —более безопасную, если сопротивление изоляции проводов поддерживается на высоком уровне.
Напряжение прикосновения. Оно возникает в результате касания находящихся под напряжением электроустановок или металлических частей оборудования.
Если электрический ток течет через стержневой заземлитель, погруженный в землю так, что его верхний конец расположен на уровне земли, то напряжение прикосновения, В,
где I3 — сила тока замыкания на землю, А; ρ — удельное сопротивление основания (грунта, пола и т. д.), на котором находится человек, Ом*м; l и d — длина и диаметр заземлителя, м; х — расстояние от человека до центра заземлителя, м; а — коэффициент напряжения прикосновения.
α = Rч/(Rч + Rоб + Rn) = Rч/Rо.
Пренебрегая сопротивлением обуви (когда она мокрая или при ее отсутствии), можно записать для следующих случаев:
ступни ног удалены одна относительно другой на расстоянии шага
α=1/(1 + 1,5ρ/Rч);
ступни ног находятся рядом
α=1/(1 + 2ρ/Rч).
Шаговое напряжение. Это напряжение Uш на теле человека при положении ног в точках поля растекания тока с заземлителя или от упавшего на землю провода, где находятся ступни, когда человек идет в направлении заземлителя (провода) или от него (рис. 8.2).
Если одна нога находится на расстоянии х от центра заземлителя, то другая — на расстоянии х + а, где а — длина шага. Обычно в расчетах принимают а = 0,8 м.
Максимальное напряжение в этом случае возникает в точке замыкания тока на землю, а по мере удаления от нее оно снижается по закону гиперболы. Считают, что на расстоянии 20 м от места замыкания потенциал земли равен нулю.
К таким заболевания, отягощающим исход электротравмы относятся: повышение функции щитовидной железы, многие заболевания нервной системы, стенокардия. Особенно надо отметить влияние алкогольного опьянения. Кроме того, что человек в состоянии алкогольного опьянения чаще совершает ошибки и получает электротравму, у него, вследствии алкогольной интоксикации, центральная нервная система утрачивает свою регулирующую роль в управлении дыханием и кровообращением, что значительно отягощает исход поражения.
Включение человека в цепь электрического тока
Причины включения. Человек включается в цепь электрического тока при непосредственном контакте тела с токоведущей частью электроустановки, находящейся под напряжением. Обычно это происходит по халатности или в результате ошибочных действий человека, а также из-за неисправности электроустановок и технических средств защиты. К таким случаям, например, относятся следующие:
Прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, в предположении, что они обесточены;
Прикосновение во время ремонта, чистки или осмотра к ранее обесточенным токоведущим частям, но на которые посторонним лицом ошибочно подано напряжение или произошло самопроизвольное включение неисправного пускового устройства;
Прикосновение к металлическим частям электроустановок, которые обычно не находятся под напряжением, но оказались под напряжением относительно земли из-за повреждения электрической изоляции или других причин (замыкание на корпус);
Возникновение шагового напряжения на поверхности токопроводящего основания (пола), по которому проходит человек; и др.
Схемы включения. Человек может включиться в цепь электрического тока, прикоснувшись к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением, одновременно к двум фазам или к нулевому защитному проводнику и фазе. Соприкосновение с нулевым защитным проводником безопасно (рис.2, а, I), остальные случаи влекут за собой серьезные последствия.
Рис. 2. Схемы путей прохождения электрического тока через тело человека: а – прикосновение к проводам; б – возникновение напряжения прикосновения; в – Возникновение шагового напряжения; I-прикосновение к нулевому проводу; II – прикосновение к фазовому проводу; III – прикосновение к фазовому и нулевому проводам; IV – прикосновение к фазовым проводам; 0 – нулевой провод; 1, 2, 3 – фазные провода; 4 – нейтральная точка; 5- одиночный заземлитель (электрод); А, Б, В- электроустановки
Однофазное (однополюсное) прикосновение (рис.2, а, II и III) происходит наиболее часто при замене ламп и уходе за светильниками, смене предохранителей и обслуживании электроустановок и т.п. В системе с заземленной нейтрально человек окажется под фазным напряжением Uф (в В), которое меньше линейного Uл:
Соответственно меньше будет и величина фазного тока, проходящего через тело человека. Если же человек при этом надежно изолирован от земли (обут в диэлектрические калоши, пол сухой и нетокопроводящий), то однофазное прикосновение опасности не представляет.
Двухфазное (двухполюсное прикосновение) прикосновение более опасно, потому что человек попадает под линейное напряжение (рис. 2, а, IV). Даже при напряжении 127 В и расчетной величине сопротивления тела человека 1000 Ом величина тока в цепи окажется смертельной (127 мА). При двухфазном прикосновении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли (пола).
Двухфазные пркосновения происходят редко, обычно при выполнении работ под напряжением, которые строго запрещены.
При повреждении изоляции токоведущих частей и замыкании их на корпус электрооборудования может появиться значительный потенциал. Человек, прикоснувшийся в этом случае к корпусу электроустановки (рис.2, б), окажется под напряжением прикосновения Uп (в В)
где Iч – величина тока, проходящего через человека по пути «рука-нога», А; Rч – сопротивление тела человека, Ом.
Напряжением прикосновения называют разность потенциалов двух точек электрической цепи, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека.
Напряжение прикосновения будет расти по мере увеличения расстояния между электроустановкой и заземлителем, достигая максимума на расстоянии 20 м и более. При падении фазного провода на поверхности земли возникает зона растекания тока (рис.2, в).
Человек, проходящий через эту зону, окажется под шаговым напряжением (разность потенциалов) между двумя точками цепи тока, находящихся один от другой на расстоянии шага (0,8 м). Наибольшее шаговое напряжение будет около точки замыкания и, постепенно уменьшаясь, на расстоянии 20 м снизится до нуля.
Не следует приближаться к упавшему проводу ближе чем на 6-8 м. В случае необходимости подхода следует обесточить провод или надеть диэлектрические галоши (боты).
Психо-эмоциональная настороженность – «фактор внимания» при работе с электротоком
Формирование у работающих психо-эмоциональной настороженности, «фактор внимания» при работе с электротоком – важнейшие условие личной профилактики электротравматизма. Этот фактор основывается на знаниях физиологического действия электрического тока на организм при попадании пострадавшего в электрическую цепь.
В частности, решающую роль во многих случаях поражений играет «фактор внимания», т. е., по существу, тяжесть исхода поражения обуславливается в значительной степени состоянием нервной системы человека в момент поражения.
Необходимо, чтобы человек был «собран», что позволяет ожидать какого-либо события во время работы, требующей внимания.
Подобное утверждение правомерно в основном при поражении электрическим током напряжением 220-300 В. При больших напряжениях тяжелый исход чаще всего наступает от ожогов дугой. Здесь уже есть основания полагать, что опасность ожога растет практически линейно в зависимости от значения напряжения.
Фактор внимания, несомненно, вызывает мобилизацию защитных систем организма, усиливает через гипофизарно-адреналовую систему кровообращение сердечной мышцы, мозгового кровотока и делает их более устойчивыми к внешним раздражителям (электротравме).
При факторе внимания расстроить биосистему автоматического регулирования важнейших систем организма (центральной нервной системы, кровообращения, дыхания) значительно труднее.
Однако следует отметить, что роль фактора внимания пока еще не находит достаточного отражения в защитных мероприятиях при электробезопасности.
Но есть уверенность в том, что новые взгляды на электробезопасность живой ткани, дальнейшее изучение природы электрической активности организма человека позволяет раскрыть биофизику механизма поражения человека, что будет учтено в разработке мер по защите от действия электрического тока.
Мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию электрооборудования
Технические способы и средства защиты, обеспечивающие электробезопасность, указываются с учетом: источника питания электроэнергией номинального напряжения, рода и частоты тока; режима нейтрали, вида исполнения; условий внешней среды; возможности снятия напряжения с токоведущих частей; характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока.
Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.
Опасность такого прикосновения, оцениваемая значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, качества изоляции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.
Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя проводами и между одним проводом и землей (рисунок 13.5). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.
Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую - однофазным.
Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, поэтому через тело человека пойдет больший ток (А):
I h = 1,73U ф /R h = U л /R h , 7)
где U л - линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети, равное , В; U ф - фазное напряжение, т. е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или между фазным и нулевым проводами, В.
Нетрудно представить, что двухфазное включение является одинаково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями. При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли, т. е. если он имеет на ногах диэлектрические галоши или боты, либо стоит на изолирующем полу или на диэлектрическом коврике.
Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на значение этого тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.
Втрехфазной трехпроводной сети с изолированнойнейтралью силу тока (А), проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы (рисунок 6) определяют следующим выражением:
где Z - комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли, Ом, Z = r/(l + jwCr), r и С - соответственно сопротивление изоляции провода (Ом) и емкость провода (Ф) относительно земли (приняты для упрощения одинаковыми для всех проводов сети).
Ток в действительной форме составит, А:
. (9)
Если емкость проводов относительно земли мала, т. е. С » 0, что обычно имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности,то уравнение (15) примет вид
Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т. е. r » ¥, что обычно имеет место в кабельных сетях, то согласно выражению (5) сила тока (А), проходящего через тело человека, будет равна
, (11)
где х с - емкостное сопротивление, равное 1/wС, Ом; w - угловая частота, рад/с.
Из выражения (6) следует, что в сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводами и землей, опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается, поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного выявления и устранения возникших неисправностей. Однако в сетях с большой емкостью относительно земли роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается, что видно из уравнений (5) и (7).
Втрехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и ёмкостная проводимость проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому при определении силы тока, проходящего через тело человека, касающегося фазы сети, ими можно пренебречь.
При нормальном режиме работы ее r и сила тока I h , проходящего через тело человека, будет (рисунок 7) равна:
I h = U ф /(R h + r 0), (12)
где r 0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.
Как правило, r 0 £ 10 Ом, сопротивление же тела человека R h не опускается ниже нескольких сотен Ом×м. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (8) можно пренебречь значением r 0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R h . Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью (см. уравнения (6) и (8)).
