Влияние аварийных режимов работы электроустановок на электробезопасность

Наибольшую опасность поражения человека электрическим током в электроустановках вызывают замыкания на корпус и замыкания на землю.

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

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями и предметами, не изолированными от земли.

Если человек касается изолированных от земли металлических нетоковедущих частей электроустановки, то при замыкании на корпус он оказывается подключенным к одной из фаз электрической сети. Это условие следует классифицировать как косвенное однофазное прикосновение к токоведущим частям электроустановки.

Все формулы и выводы, полученные для прямого однофазного прикосновения в нормальном режиме работы электроустановки, будут справедливы для рассматриваемого случая.

Замыкание на землю, как это следует из определения , представляет собой резкое снижение сопротивления изоляции одной из фаз электроустановки относительно земли. При однофазном прикосновении к токоведущим частям это повлияет на значение тока проходящего через тело человека.

Наибольшая опасность поражения при замыкании на землю существует в сети с изолированной нейтралью, так как если при наличии в сети замыкания на землю человек касается одной из исправных фаз, то он окажется под напряжением близким к линейному напряжению источника питания.

Так как, в этом случае, человек попадает под напряжение в корень из 3 раз больше фазного, замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью представляет большую опасность (практически такую же как и при двухфазном прикосновении).

Замыкание на землю всегда сопровождается растеканием тока в грунте, а это приводит к возникновению нового условия поражения – включения под напряжение шага.

Напряжение шага (U_ш) появляется при нахождении человека в зоне растекания тока.

Согласно ПУЭ:

Напряжение шага – напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

Зона растекания тока – зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю (I_з), удельным сопротивлением грунта (r) и местом нахождения человека в зоне растекания тока, равен нулю.

На рис.2.5 показано характерное для замыкания на землю распределение потенциала j в зоне растекания тока.

Рис.2.5 Распределение потенциала в зоне растекания тока замыкания на землю

Зона растекания – зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.

В положении 1 человек попадает под напряжение шага. Положение 2 характеризуется как однофазное прикосновение человека, находящегося в зоне растекания тока, к замкнувшейся на землю токоведущей части. При этом человек попадает под напряжение прикосновения U_пр, которое равно разности потенциалов рук и ног.

По ПУЭ:

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека.

Если эти потенциалы выразить через напряжения относительно земли с нулевым потенциалом, то получим:

U_пр=U_ф.з-U_т.з.р. (2.9)

где: Uт.з.р - напряжение точки зоны растекания тока, в которой находится человек прикоснувшийся к замкнувшийся на землю токоведущей части.

Ток, проходящий через человека, в этом случае:

(2.10)

где: α - коэффициент прикосновения, учитывающий влияние зоны растекания на Uпр. Значения a в зависимости от места нахождения человека могут быть от 0 до 1

Выводы, полученные при опасности однофазного прикосновения в нормальном режиме работы электроустановок, будут справедливы и для данного случая.

При известном значении a можно рассчитать ток через человека.

Если человек находится вне зоны растекания тока, то U_т.з.р.=0 и a=0. В этом случае потенциальное поле зоны растекания тока не влияет на опасность поражения.