Анализ условий поражения человека электрическим током

Поражения человека электрическим током или электрической дугой может произойти в следующих случаях:

- при однофазном (однополюсном) прикосновении не изолированного от земли человека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением;

- при одновременном соприкосновении с двумя неизолированными частями (фазами, полюсами) электроустановок, находящихся под напряжением;

- при приближении человека, не изолированного от земли, на опасное расстояние к токоведущим, не защищенным изоляцией частям электроустановок, находящихся под напряжением;

- при прикосновении человека, не изолированного от земли, к нетоковедущим металлическим частям (корпусам) электроустановок, оказавшимся под напряжением из-за замыкания на корпус;

- при соприкосновении человека с двумя точками земли (грунта), находящимися под разными потенциалами в поле растекания тока (включение под «напряжение шага»);

- при действии атмосферного электричества во время разряда молнии;

- из-за действия электрической дуги;

- при освобождении другого человека, находящегося под напряжением.

Электрическим замыканием на корпус называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.

Поражение человека возможно при случайном прикосновении к токоведущим частям электрической сети и зависит от схемы самой сети, режима нейтрали сети, качества изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Наибольшую опасность представляет двухфазное (двухполюсное) прикосновение (рис. 11.1 а, б), так как в этом случае человек оказывается под рабочим напряжением сети, и проходящий через него ток будет равен:

- в сети постоянного тока или однофазной сети

I_ч= U_раб/R_ч, (11.2)

где U_раб–рабочее напряжение в сети; R_ч-сопротивление человека;

- в трехфазной сети

I_ч= U_л/ R_ч = U_ф/ R_ч, (11.3)

где U_л– линейное напряжение сети; U_ф–фазовое напряжение сети.

В этом случае значение проходящего через тело человека тока зависит только от напряжения сети и сопротивления человека. Статистика электротравм показывает, что такие случаи происходят сравнительно редко.

Рис. 11.1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям: а) в сети постоянного тока или в однофазной сети; б) в трехфазной сети

Наибольшее число электротравм связано с однофазным (однополюсным) прикосновением человека к токоведущим частям, при этом напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазового напряжения. В этом случае на протекающий через тело человека ток влияет режим нейтрали сети, сопротивление изоляции и емкость фаз относительно земли.

На рис. 11.2, а показана трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью. В такой сети напряжением до 1000 В, при условии ее малой протяженности, емкостным сопротивлением изоляции можно пренебречь, и тогда ток, проходящий через человека, будет равен:

I_ч = 3 U_ф/(3 R_ч + r_из), (11.4)

где r_из–сопротивление изоляции фаз сети относительно земли.

Сеть с заземленной нейтралью характеризуется тем, что нейтральная точка источника питания соединена с землей через малое сопротивление R_о (рис. 11.2, б). Ток, проходящий через человека, коснувшегося фазы в такой сети, практически не зависит от состояния изоляции и определяется выражением

I_ч = U_ф/(R_ч + R_о).. (11.5)

Так как R_о невелико, им можно пренебречь, и выражение принимает вид:

I_ч = U_ф/R_ч (11.6)

Рис. 11.2. Однофазное (однополюсное) прикосновение к токоведущим частям: а) в сети с изолированной нейтралью; б) в сети с заземленной нейтралью

Предыдущие рассуждения касались нормальной работы сети. При аварийных режимах сети (замыкание на корпус или замыкании на землю) условия изменяются.

В сетях напряжением выше 1000 В опасность однофазного и двухфазного соприкосновения практически одинакова. Любое из этих прикосновений очень опасно.

Поражение человека может произойти, если он окажется под шаговым напряжением. Шаговым напряжением(напряжением шага) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага (0,8 м) и на которых одновременно стоит человек. Такой случай может возникнуть, если человек окажется в зоне растекания тока, которая образуется вокруг любого проводника, оказавшегося в земле или на земле. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принят равным нулю. Протекание тока по пути «нога - нога» менее опасно, чем по пути «рука - ноги». Однако известно немало несчастных случаев при воздействии шагового напряжения. Поражение при этом усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль тела человека через жизненно важные органы. Кроме того, рост человека больше длины его шага и это обусловливает большую разность потенциалов.