Опасность напряжения шага и прикосновения при замыкании токоведущих частей электроустановок на землю

Условия внешней среды.

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещения различаются:

- помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;

- помещения с повышенной опасностью:

а) сырость более 75 %, токопроводящая пыль;

б) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.)

в) высокая температура (постоянно или периодически в течение суток превышает +35 °С)

г) возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданиям, механизмам и т.п. с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой.

- особо опасные помещения:

а) особая сырость (влажность близка к 100 %);

б) химически активная или органическая среда;

в) одновременно два и более условий повышенной опасности.

Электроустановки вне помещений по степени опасности приравнивают к электроустановкам, эксплуатируемых в особо опасных помещениях.

Индивидуальные особенности.

Пол и возраст: у женщин меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых, у молодых меньше, чем у пожилых (толщина кожи).

Физические раздражения: возникающие неожиданно уколы, удары, звук, свет – вызывают на несколько минут снижение сопротивления на 20-50 %.

Уменьшение (увеличение) парциального давления кислорода увеличивает (уменьшает) сопротивление.

Состояние стресса, алкогольного опьянения приводит к снижению сопротивления.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Действующими называют электроустановки или ее части, которые находятся под напряжением, либо на которые напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

Все электроустановки (трансформаторы, электрооборудование, электроприборы и т.п.) согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по условиям электробезопасности разделяют на:

 электроустановки напряжением выше 1000 В;

 электроустановки напряжением до 1000 В;

 электроустановки с малым напряжением, не превышающим 42 В.

Замыканием на землю называют случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями или предметами, не изолированными от земли. Замыкание частей электроустановки на землю сопровождается протеканием через нее тока. Земля становится участком электрической цепи. И поскольку земля обладает некоторым сопротивлением, имеет место падение напряжения и появляется разность потенциалов между отдельными точками на ее поверхности.

Рассмотрим схему растекания тока в земле при пробое изоляции электроустановки или падении оборванного провода на землю. Так как размеры и форма электродов (заземлений) весьма различны, а электрические свойства грунта, как правило, неоднородны, закон распределения потенциалов в реальных условиях определяется сложной зависимостью. Для простоты проанализируем характер изменения электрического поля при стекании тока с одиночного полусферического заземлителя, заглубленного в однородном грунте с удельным сопротивлением (рисунок 2):

Рисунок 2 - Схема растекания тока в грунте через полусферический заземлитель и распределение потенциала по поверхности земли.

При пробое или нарушении изоляции электроустановок их корпуса и соединённые с ними заземлители оказываются под напряжением. При прикосновении к любому корпусу электроустановки 1, 2, 3 возникает опасность поражения человека электрическим током. Ток, протекающий через корпус электроустановки и заземлитель, растекается по значительному объёму земли. В этом случае земля становится участком электрической цепи. Пространство вокруг заземлителя, где проходит растекание тока на землю, называют полем растекания. Теоретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, через которое проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю.

Как видно из рисунка на расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68 %, на расстоянии 10 м – 92 % а на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть приняты равными нулю. Эти точки поверхности земли можно считать находящимися вне зоны растекания тока и назы­вать «землей» в электротехническом смысле слова.

Напряжение шага - это на­пряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек, т.е. между точками, находящимися одна от другой на расстоянии шага (рисунок 3).

Рисунок 3 - Шаговое напряжение.

Попав в зону растекания тока, человек может оказаться под разностью потенциалов и в случае, если он не касается частей электроустановки, находящейся под напряжением:

На расстоянии 10 - 20 м от места замыкания шаговое напряжение практически не представляет опасности. При шаге, равном 0,8 м, может возникнуть довольно интенсивная судорога, если шаговое на­пряжение равно 100 - 150 В. Такое напряжение при протекании тока по пути «но­га - нога» еще не опасно. Но в результате судороги мышц ног человек может упасть на землю, при этом за счет увеличения расстояния между точками земли, которых при падении он будет касаться руками и ногами, увеличится разность по­тенциалов. Кроме того, ток будет протекать по более опасному пути «руки - ноги». Совокупность этих факторов может привести к поражению человека электрическим током.

Оказавшись случайно в зоне растекания тока, т. е. под шаговым напряжением, человек должен соединить ноги вместе и не спеша выходить из опасной зоны так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за ступню другой.

Напряжением прикосновения называют напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или напряжение, приложенное к телу человека (рисунок 4).

Рисунок 4 – Напряжение прикосновения.

Корпуса электроустановок 1, 2, 3, которых может коснуться человек, соединённых заземляющей шиной с заземлителем, при пробое изоляции окажутся под тем же потенциалом, что и сам заземлитель - j_з.

Потенциал другой точки – это потенциал основания (земли) в том месте, где стоит человек – j_осн.

В этом случае напряжение прикосновения будет:

,

где – радиус одиночного полушарового заземлителя;

x - расстояние между человеком и заземлителем.

Таким образом, напряжение прикосновения для человека, касающегося заземлённого корпуса электроустановки и стоящего на земле, зависит расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U_пр и наоборот.

При наибольшем расстоянии х = ∞, а практически при х ≥ 20 м напряжение прикосновения имеет наибольшее значение:

U_пр=U_З

Это наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе U_пр = 0.

Это безопасный случай, при котором человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя.

При других значениях х в пределах 0…20 м U_пр плавно возрастает от 0 до _з.

Дата добавления: 2014-12-16