Шум в производството. Хигиенни норми, устройства и методи за контрол на шума в производството
II . ЕЛЕКТРИЧЕСКА БЕЗОПАСНОСТ
3. Анализ на електрическата безопасност на различни електрически мрежи
Резултатът от токов удар на човек, определен от тока, протичащ през тялото на човека Их и напрежението при допир ъъъ , значително зависи от вида на мрежата, захранваща потребителите с електроенергия и нейните параметри, включително:
- мрежово напрежение и честота;
- мрежов неутрален режим;
- схеми за свързване на човек към електрическа верига;
- съпротивление на изолацията на фазовите проводници на мрежата спрямо земята;
- капацитет на фазовите проводници на мрежата спрямо земята;
- режим на работа в мрежата.
Типични схеми за свързване на човек към електрическа верига
Има различни „схеми за свързване“ на човек към електрическа верига (типичните „схеми за свързване“ са показани на фиг. 3.5, използвайки примера на ИТ мрежа):
Ориз. 3.5. Типични схеми за свързване на човек към електрическа верига(3.1.)
U - ефективна стойност на фазовото напрежение на мрежата;Ж ч - проводимостта на човешкото тяло.От изрази (3.1.) и (
3.2. ) следва това с двуфазен при докосване човек попада под мрежово напрежениенезависимо от вида на мрежата, неутрален режим, режим на работа на мрежата, проводимост на фазовите проводнициY L1 , Y L2 , Y L3спрямо земята. Такава схема за свързване на човек към електрическа верига представлява голяма опасност.Случаите на двуфазен контакт се срещат сравнително рядко и като правило са резултат от работа под напрежение в електрически инсталации до 1 kV, което е нарушение на правилата и инструкциите за извършване на работа.
Ориз. 3.6. Обобщена схема за анализ на трифазни мрежи
(3.3)
(3.4)
Y L1, Y L2, Y L3, Y PEN , Y 0 -допуски на фаза иХИМИЛКА-жици относно земното и неутралното заземяване в сложна форма:Схемите за свързване на човек към токова верига могат да бъдат различни:
· между два проводника;
между жицата и земята;
· между два проводника и маса едновременно и др.
Първите две схеми обаче са най-характерни. По отношение на трифазните променливотокови мрежи, първата верига обикновено се нарича двуфазна, а втората - еднофазна.
Двуфазно превключване, т.е. човек, който докосва две фази едновременно (фиг. 11.3.), като правило, е по-опасен от еднофазен, тъй като най-високото напрежение в дадена мрежа се прилага към човешкото тяло - линейно и следователно по-голям ток ще тече през човека, чиято сила се определя от формулата:
където I h е силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, A; U l = 1,73 U f – линейно напрежение, т.е. напрежение между фазовите проводници на мрежата, V; U f – фазово напрежение, V; R h – съпротивление на човешкото тяло, Ом.
Ориз. 11.3 Двуфазна схема на свързване
човек в токова верига в трифазна мрежа
Лесно е да се види, че при двуфазна връзка токът, преминаващ през човек, практически не зависи от режима на неутралата на мрежата; следователно двуфазната връзка е еднакво опасна в мрежа както с изолирани, така и със заземени неутрали.
Еднофазното превключване се случва много по-често, но е по-малко опасно от двуфазното, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение, т.е. по-малко от линейно с 1,73 пъти. В допълнение, стойността на този ток се влияе и от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на пода, на който стои човекът, съпротивлението на обувките му и някои други фактори.
В мрежа със заземен неутрал (фиг. 11.4), последователно със съпротивлението на човешкото тяло (R h), съпротивлението на обувката (R ob), съпротивлението на пода (R n) и съпротивлението на заземяване на неутрала на източникът на ток (R o) са включени.
Ориз. 11.4 Схема на еднофазно свързване на човек към токова верига в трифазна четирипроводна мрежа със заземен неутрал
Като се вземат предвид тези съпротивления, силата на тока (I h), преминаваща през човек, ще бъде разделена по формулата:
I h = ,
където R h е съпротивлението на човешкото тяло, Ohm; R rev – съпротивление на обувката, Ohm; R n – съпротивление на пода, Ohm; R o – съпротивление на заземяване на неутрала, Ohm.
В мрежа с изолирана неутрала (фиг.
11.5.), токът, преминаващ през човек, се връща към източника на ток през изолацията на проводниците, която има високо съпротивление. Стойността на тока, преминаващ през човек, се определя за този случай по формулата:
I h = ,
където R от е съпротивлението на изолацията на една фаза на мрежата спрямо земята, Ohm.
В мрежа с изолирана неутрала условията за безопасност са пряко зависими не само от съпротивлението на пода и обувките, но и от съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята: колкото по-добра е изолацията, толкова по-малко ток протича през човек .
Ориз. 11.5 Схема на еднофазно свързване на човек към токова верига в трифазна мрежа с изолирана неутрала
По този начин, при равни други условия, еднофазното свързване на човек в мрежа с изолиран неутрал е по-малко опасно, отколкото в мрежа със заземен неутрал. Това заключение е валидно при нормални (безотказни) условия на работа на мрежата. В случай на авария, когато една от фазите е късо към земята, мрежа с изолирана неутрала може да се окаже по-опасна, тъй като поради стареене на изолацията, овлажняване и други неблагоприятни условия съпротивлението на изолацията намалява. В резултат на това напрежението между всяка неповредена фаза и земята може да се увеличи от фаза до линейно, докато в мрежа със заземен неутрал напрежението на неповредените фази спрямо земята практически не се увеличава, т.е. остава във фазовите граници.
По този начин се гарантира безопасността на хората високо качествоизолация, която се следи при профилактичните изпитвания. Периодичното наблюдение на изолацията се състои от определяне на изолационното съпротивление на всяка фаза спрямо земята и между фазите във всяка секция, между два последователно монтирани предпазителя, устройства или зад последния предпазител.
Електрическата изолация на силовите или осветителните кабели се счита за достатъчна, ако нейното съпротивление между проводника на всяка фаза и земята или между различни фазив зоната, ограничена от последователно свързани предпазители, е най-малко 0,5 MOhm (съгласно правилата за електрически уредби).
Анализ на условията за електрическа безопасност
Анализът на условията за електрическа безопасност се състои в определяне на големината на тока през човешкото тяло (I h) за конкретен случай.
Сравнявайки изчислените стойности на тока през човешкото тяло със стойността на условно безопасния ток (10 mA), се прави заключение за опасността този случай. Ако големината на тока през човешкото тяло надвишава стойността на условно безопасния ток, случаят се счита за опасен. Ако не, не е опасно. Тъй като човек в повечето случаи използва мрежа до 1000V и тези мрежи като правило имат малка дължина, капацитетът на фазовите проводници спрямо земята може да бъде пренебрегнат, като се има предвид, че изолационното съпротивление на проводниците (R от) по отношение на земята е чисто активен.
Големината на тока през човешкото тяло може да се определи, както следва:
I h = U pr / R h
Трудността на изчислението се състои в намирането на напрежението на допир (U pr). За да намерят тази стойност, те прибягват до следната техника: определят пътя на тока през човешкото тяло, от който намират източника на напрежение и съпротивление, през което протича токът.
Най-типичните са две схеми на свързване: между два проводника и между един проводник и маса.
По отношение на променливотоковите мрежи първата верига обикновено се нарича двуфазна, а втората еднофазна.
9.1.1. Двуфазно превключване
Двуфазното свързване като правило е по-опасно, тъй като най-високото напрежение в дадена мрежа се прилага към човешкото тяло - линейно и следователно през човешкото тяло ще тече голям ток (Фигура 9.1.).
Фигура 9.1. Двуфазно свързване на човек към мрежата.
където I h – ток през човешкото тяло
U pr - напрежение на допир
За 380/220 мрежа
Ток опасен за човешкия живот
9.1.2. Монофазно превключване.
Еднофазното превключване се случва много по-често, но е по-малко опасно, т.к напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение. В допълнение, стойността на тока през човешкото тяло също се влияе от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята, съпротивлението на пода, на който човек стои, съпротивлението на обувките на човека и други фактори.
9.1.2.1. Монофазна мрежа.
Фигура 9.3. Схема на свързване
Фигура 9.4. Схема за заместване
Токът през човешкото тяло може да се намери като:
От израза можем да заключим:
1. Колкото по-голямо е съпротивлението на изолацията спрямо земята, толкова по-малка е опасността от еднофазен контакт с проводника
2. Човешкият контакт с проводник с високо изолационно съпротивление е по-опасен, т.к напрежението при допир ще бъде по-голямо.
9.1 1.2. Трифазна трипроводна мрежа с изолирана неутрала:
Нека разгледаме два мрежови режима:
а) Нормален режим на работа (съпротивлението на изолацията има голяма (стандартизирана) стойност.
Фигура 9.5. Монофазно свързване към 3-фазна мрежа
с изолирана неутрална
Ако съпротивлението на изолацията е равно на R out1 = R out2 = R out3, количеството ток през човешкото тяло се определя от израза
В такива мрежи опасността за човек, който докосне жицата, е в добро състояниемрежа, зависи от съпротивлението на изолацията. Колкото по-голям е, толкова по-малка е опасността. Ето защо е много важно в такива мрежи да се осигури високо изолационно съпротивление и да се следи състоянието му своевременно откриванеи отстраняване на неизправности.
Съгласно PEU съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята в инсталации до 1000V не трябва да бъде по-малко от 500k.
б) В авариен режим - късо съединение на една от фазите към маса чрез ниско съпротивление на веригата - R zm (Фигура 9.6.)
Фигура 9.6 Авариен режим на мрежата
Обикновено Rzm е в диапазона от 50 до 200 ома.
Токът през човешкото тяло, както в нормален режим, също ще тече през съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята, но стойността му ще бъде значително по-малка от тока, протичащ през ниско съпротивление на веригата. Следователно големината на тока, протичащ през съпротивлението на изолацията, може да се пренебрегне и може да се приеме, че токът протича само през съпротивлението на веригата и човешкото тяло.
Много е опасно.
9.1.2.3. Трифазна трипроводна мрежа с плътно заземена неутрала:
Твърдо заземен е неутралът на трансформатор или генератор, свързан към заземително устройство директно или чрез ниско съпротивление (например токов трансформатор).
а) Нормална работа
Фигура 9.7.
Съпротивлението на заземяване на неутралата Rо е стандартизирано в зависимост от максималното мрежово напрежение.
При U l =660V, R o =2Ohm, при U l =380V, R o =4Ohm, при U l =220V, R o =8Ohm
Токът, протичащ през човешкото тяло, и съпротивлението на изолацията на проводниците могат да бъдат пренебрегнати в сравнение с тока, протичащ през човешкото тяло, и ниското съпротивление на заземяване на неутралата. Големината на този ток се определя от израза:
От израза става ясно, че в мрежа със здраво заземен неутрал през периода нормална операциямрежа, докосването на един от проводниците е по-опасно от докосването на проводника на нормално работеща мрежа с изолирана мрежа.
б) По време на авариен режим - когато една от фазите на мрежата е късо към земята чрез ниско съпротивление R ZM (Фигура 9.8.).
Фигура 9.8.
Ако анализираме този случай, можем да направим следните изводи:
2. Ако вземем R o равно на 0, тогава човекът ще бъде под фазово напрежение.
В реални условия R zm и R o винаги са по-големи от нула, следователно човек, който докосва проводник в авариен режим на мрежата, попада под напрежение, по-малко от линейно, но повече от фаза.
Случаи на токов удар на човек са възможни само когато електрическа верига е затворена през човешкото тяло или, с други думи, когато човек докосне поне две точки от веригата, между които има някакво напрежение.
Опасността от такова докосване, оценена по стойността на тока, преминаващ през човешкото тяло, или по напрежението на докосването, зависи от редица фактори: веригата на човека, който е свързан към веригата, мрежовото напрежение, веригата на самата мрежа, режимът на нейната неутрала, качеството на изолацията на частите под напрежение от земята, както и стойностите на капацитета на частите под напрежение спрямо земята и др.
Схеми за свързване на човек към електрическа веригаможе да е различно. Въпреки това, най-типичните са две схеми на свързване: между два проводника и между един проводник и земята (Фигура 13.5). Разбира се, във втория случай се предполага електрическа връзка между мрежата и земята.
По отношение на мрежите с променлив ток първата верига обикновено се нарича двуфазна връзка, а втората - еднофазна.
Двуфазното включване, т.е. човек докосва две фази едновременно, обикновено е по-опасно, тъй като към човешкото тяло се прилага най-високото напрежение в дадена мрежа - линейно, следователно през човешкото тяло:
I h = 1,73U f /R h = U l /R h, 7)
където U l е линейното напрежение, т.е. напрежението между фазовите проводници на мрежата, равно на V; U f - фазово напрежение, т.е. напрежението между началото и края на една намотка на източник на ток (трансформатор, генератор) или между фазовите и неутралните проводници, V.
Не е трудно да си представим, че двуфазното свързване е еднакво опасно в мрежа както с изолирани, така и със заземени неутрали. При двуфазно включване опасността от нараняване няма да намалее, дори ако човекът е надеждно изолиран от земята, тоест ако има диелектрични галоши или ботуши на краката си или стои на изолационен под или на диелектрик килим.
Еднофазното превключване се случва много по-често, но е по-малко опасно от двуфазното, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение. Съответно токът, преминаващ през човешкото тяло, е по-малък. В допълнение, стойността на този ток се влияе и от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на изолацията и капацитета на проводниците спрямо земята, съпротивлението на пода, на който стои човек, съпротивлението на обувките му и други фактори.
IN трифазна трипроводна мрежа с изолирана неутраласилата на тока (А), преминаващ през човешкото тяло при докосване на една от фазите на мрежата по време на нейната нормална работа (Фигура 6), се определя от следния израз:
където Z е комплексният импеданс на една фаза спрямо земята, Ohm, Z = r/(l + jwCr), r и C са съответно съпротивлението на изолацията на проводника (Ohm) и относителния капацитет на проводника (F) към земята (за простота се приема, че е еднакъв за всички жични мрежи).
Токът в реална форма ще бъде A:
. (9)
Ако капацитетът на проводниците спрямо земята е малък, т.е. C » 0, което обикновено се случва в въздушни мрежи на къси разстояния, тогава уравнение (15) ще приеме формата
Ако капацитетът е голям и проводимостта на изолацията е незначителна, т.е. r » ¥, което обикновено се случва в кабелните мрежи, тогава съгласно израз (5) силата на тока (A), преминаващ през човешкото тяло, ще бъде равна на
, (11)
където x c е капацитет, равен на 1/wС, Ohm; w - ъглова честота, rad/s.
От израз (6) следва, че в мрежи с изолирана неутрала, които имат незначителен капацитет между проводниците и земята, опасността за човек, който докосне една от фазите по време на нормална работа на мрежата, зависи от съпротивлението на проводниците спрямо земята: с увеличаване на съпротивлението опасността намалява, Ето защо е много важно в такива мрежи да се осигури високо съпротивление на изолацията и да се следи състоянието му за своевременно откриване и отстраняване на неизправности. Въпреки това, в мрежи с голям капацитет спрямо земята, ролята на изолацията на проводника за осигуряване на безопасност при докосване се губи, както може да се види от уравнения (5) и (7).
IN трифазна четирипроводна мрежа със заземена неутралапроводимостта на изолацията и капацитивната проводимост на проводниците спрямо земята са малки в сравнение с проводимостта на неутралното заземяване, следователно, когато се определя силата на тока, преминаващ през човешкото тяло, докосвайки фазата на мрежата, те могат да бъдат пренебрегнати .
При нормални работни условия неговият r и силата на тока I h, преминаващ през човешкото тяло, ще бъдат (Фигура 7) равни на:
I h = U f /(R h + r 0), (12)
където r 0 е неутралното съпротивление на заземяване, Ohm.
По правило r 0 £ 10 Ohm, но съпротивлението на човешкото тяло R h не пада под няколкостотин Ohm×m. Следователно, без голяма грешка в уравнение (8), можем да пренебрегнем стойността на r 0 и да приемем, че при докосване на една от фазите на трифазна четирипроводна мрежа със заземен неутрал, човек се оказва практически под фазово напрежение U f, а токът, преминаващ през него, е равен на частното от разделянето на U f на R h. От това следва, че докосването на фаза на трифазна мрежа със заземена неутрала по време на нейната нормална работа е по-опасно от докосването на фаза на нормално работеща мрежа с изолирана неутрала (вижте уравнения (6) и (8)).
Анализът на риска от нараняване практически се свежда до определяне на стойността на тока, протичащ през човешкото тяло в различни условияв които може да се окаже по време на работа на електрически инсталации или докосване на напрежение. Опасността от нараняване зависи от редица фактори: схемата за свързване на човек към електрическата верига, мрежовото напрежение, схемата на самата мрежа, нейният неутрален режим, степента на изолация на частите под напрежение от земята, капацитета на частите под напрежение спрямо земята и др.
Какви са схемите за свързване на човек към електрическа верига?
Най-типичните са две схеми на свързване: между две фази на електрическата мрежа, между една фаза и земята. Освен това е възможно докосване до заземени нетоководещи части, които са под напрежение, както и включване на човек под стъпково напрежение.
Какво се нарича неутрал на трансформатор (генератор) и какви са неговите режими на работа?
Точката на свързване между намотките на захранващия трансформатор (генератор) се нарича неутрална точка или неутрална. Неутралът на източника на захранване може да бъде изолиран и заземен.
Заземен е неутралът на генератор (трансформатор), свързан към заземително устройство директно или чрез ниско съпротивление (например чрез токови трансформатори).
Изолирана е неутралата на генератор или трансформатор, която не е свързана със заземително устройство или е свързана към него чрез високо съпротивление (сигнални, измервателни, защитни устройства, заземителни дъгогасителни реактори).
Каква е основата за избор на неутрален режим?
Изборът на мрежовата схема и следователно на неутралния режим на източника на ток се извършва въз основа на технологичните изисквания и условията за безопасност.
При напрежение до 1000 V широко се използват и двете трифазни мрежови схеми: трижилен с изолирана неутрала и четирижилен със заземен неутрал.
Според технологичните изисквания често се дава предпочитание на четирипроводна мрежа, тя използва две работни напрежения - линейно и фазово. По този начин от четирипроводна 380 V мрежа е възможно да се захранва както захранващ товар - трифазен, включително между фазовите проводници при линейно напрежение 380 V, така и осветителен товар, включително между фазовия и нулевия проводник , т.е. при фазово напрежение 220 V. В този случай електрическата инсталация става значително по-евтина поради използването на по-малко трансформатори, по-малки напречни сечения на проводниците и др.
Съгласно условията за безопасност, една от двете мрежи се избира въз основа на ситуацията: според условията на докосване на фазовия проводник по време на нормален режимработа на мрежата, мрежа с изолирана неутрала е по-безопасна, а в авариен период - мрежа със заземена неутрала. Поради това е препоръчително да се използват мрежи с изолирана неутрала, когато е възможно да се поддържа високо нивоизолация на мрежата и когато мрежовият капацитет спрямо земята е незначителен. Това могат да бъдат слабо разклонени мрежи, които не са изложени на агресивни среди и са под постоянен надзор на квалифициран персонал. Примерите включват мрежи от малки предприятия и мобилни инсталации.
Мрежи със заземен неутрал се използват, когато е невъзможно да се осигури добра изолация на електрическите инсталации (поради висока влажност, агресивна среда и др.) или е невъзможно бързо да се открият и отстранят изолационните повреди, когато капацитивните токове на мрежата, поради до значително разклоняване, достигат големи стойности, които застрашават живота на човек. Такива мрежи включват големи мрежи индустриални предприятия, градско разпределение и др.
Текущото мнение за повече висока степеннадеждността на мрежите с изолирана неутрала не е достатъчно обоснована.
Статистическите данни показват, че по отношение на надеждността на работа двете мрежи са почти идентични.
При напрежение над 1000 V до 35 kV мрежите по технологични причини имат изолирана неутрала, а над 35 kV - заземена неутрала.
Тъй като такива мрежи имат голям капацитет на проводника спрямо земята, еднакво опасно е човек да докосне мрежов проводник с изолирана или заземена неутрала. Следователно неутрален мрежов режим над 1000 V не е избран от съображения за безопасност.
Какви са опасностите от двуфазното докосване?
Под двуфазно докосване разбираме едновременно докосване на две фази на електрическа инсталация, която е под напрежение (фиг. 1).
Ориз. 1. Схема на двуфазно човешко докосване до мрежа с променлив ток
Двуфазното докосване е по-опасно. При двуфазно докосване токът, преминаващ през човешкото тяло по един от най-опасните пътища за тялото (ръка в ръка), ще зависи от напрежението, приложено към човешкото тяло, равно на линейното напрежение на мрежата , както и върху устойчивостта на човешкото тяло:
- U l - линейно напрежение, т.е. напрежението между фазовите проводници на мрежата;
- R лице - устойчивост на човешкото тяло.
В мрежа с линейно напрежение U l = 380 V със съпротивление на човешкото тяло R човек = 1000 ома, токът, преминаващ през човешкото тяло, ще бъде равен на:
Този ток е смъртоносен за хората. При двуфазно докосване токът, преминаващ през човешкото тяло, е практически независим от неутралния режим на мрежата. Следователно двуфазният контакт е еднакво опасен както в мрежа с изолирана, така и със заземена неутрала (при условие, че линейните напрежения на тези мрежи са еднакви).
Случаите на докосване на две фази от човек са относително редки.
Какво характеризира еднофазното докосване?
Еднофазно докосване е докосване до една фаза от електрическа инсталация, която е под напрежение.
Среща се многократно по-често от двуфазно докосване, но е по-малко опасно, тъй като напрежението, под което се намира човек, не надвишава фазовото напрежение. Съответно токът, преминаващ през човешкото тяло, също е по-малък. В допълнение, този ток е силно повлиян от неутралния режим на източника на ток, съпротивлението на изолацията на мрежовите проводници спрямо земята, съпротивлението на пода (или основата), на което човек стои, съпротивлението на обувките му и някои други фактори.
Каква е опасността от еднофазен контакт в мрежа със заземен неутрал?
Ориз. 2. Схема на лице, докосващо една фаза от трифазна мрежа със заземен неутрал
В мрежа със заземен неутрал (фиг. 2), токовата верига, преминаваща през човешкото тяло, включва съпротивлението на тялото на човека, обувките му, пода (или основата), на който стои човекът, както и съпротивлението на заземяването на неутрала на източника на ток. Като се вземат предвид посочените съпротивления, токът, преминаващ през човешкото тяло, се определя от следния израз:
- U f - фазово напрежение на мрежата, V;
- R лице - съпротивление на човешкото тяло, Ohm;
- R rev - съпротивление на обувките на човек, Ohm;
- R p - съпротивление на пода (основата), върху който стои човек, Ohm;
- R o - съпротивление на заземяване на неутрала на източника на ток, Ohm.
При най-неблагоприятни условия (докосналият фазата е с токопроводими обувки на краката си - влажни или подплатени с метални пирони, стои върху влажна земя или върху проводяща основа - метален под, върху заземена метална конструкция), т.е. rev = 0 и R p = 0, уравнението приема формата:
Тъй като неутралното съпротивление R o обикновено е многократно по-малко от съпротивлението на човешкото тяло, то може да бъде пренебрегнато. Тогава
При тези условия обаче еднофазният контакт, въпреки по-ниския ток, е много опасен. По този начин, в мрежа с фазово напрежение U f = 220 V при R лице = 1000 Ohm, токът, преминаващ през човешкото тяло, ще има стойността:
Такъв ток е смъртоносен за хората.
Ако човек носи непроводими обувки (като гумени галоши) и стои върху изолираща повърхност (като дървен под), тогава
- 45 000 - съпротивление на обувките на човек, Ohm;
- 100 000 - съпротивление на пода, Ohm.
Ток с такава сила не е опасен за хората.
От горните данни става ясно, че за безопасността на работещите в ел. инсталации голямо значениеимат изолационни подове и непроводими обувки.
Какви са характеристиките на еднофазното докосване в мрежа с изолирана неутрала?
В мрежа с изолирана неутрала (фиг. 3) токът, преминаващ през човешкото тяло към земята, се връща към източника на ток през изолацията на мрежовите проводници, която в добро състояние има високо съпротивление.
Като се вземе предвид съпротивлението на обувката R около и пода или основата R p, върху която стои човекът, свързани последователно със съпротивлението на човешкото тяло R човек, токът, преминаващ през човешкото тяло, се определя от уравнението:
където R от е съпротивлението на изолацията на една фаза на мрежата спрямо земята, Ohm.
Ориз. 3. Схема на лице, докосващо една фаза на трифазна мрежа с изолирана неутрала
В най-неблагоприятния случай, когато човек има проводими обувки и стои на проводящ под, т.е. когато R ob = 0 и R p = 0, уравнението ще бъде значително опростено:
За този случай, в мрежа с фазово напрежение U f = 220 V и фазово изолационно съпротивление R от = 90 000 ома с R лице = 1000 ома, токът, преминаващ през човек, ще бъде равен на:
Този ток е значително по-малък от тока (220 mA), който изчислихме за случай на монофазен контакт при подобни условия, но в мрежа със заземена неутрала. Определя се главно от съпротивлението на изолацията на проводниците спрямо земята.
Коя мрежа е по-безопасна - с изолирана или заземена неутрала?
При равни други условия човешкият контакт с една фаза на мрежа с изолирана неутрала е по-малко опасен, отколкото в мрежа със заземен неутрал. Това заключение обаче е валидно само за нормални (безаварийни) условия на работа на мрежите, при наличие на незначителен капацитет спрямо земята.
В случай на авария, когато една от фазите е късо към земята, мрежа с изолирана неутрала може да се окаже по-опасна. Това се обяснява с факта, че по време на такава авария в мрежа с изолиран неутрал напрежението на неповредената фаза спрямо земята може да се увеличи от фаза до линейно, докато в мрежа със заземен неутрал увеличението на напрежението ще бъде незначително .
Въпреки това, съвременните електрически мрежи, поради тяхното разклоняване и значителна дължина, създават голяма капацитивна проводимост между фазата и земята. В този случай опасността човек да докосне една и две фази е почти еднаква. Всяко от тези докосвания е много опасно, тъй като токът, преминаващ през човешкото тяло, достига много високи стойности.
Какво е стъпково напрежение?
Под стъпково напрежение се разбира напрежението между две точки на токовата верига, разположени на една стъпка една от друга, върху които човек стои едновременно. Размерът на стъпката обикновено се приема за 0,8 m.
За някои животни (коне, крави) големината на стъпковото напрежение е по-голяма, отколкото за хората, и текущият път се улавя гръден кош. Поради тези причини те са по-податливи на нараняване от стъпково напрежение.
Стъпаловидно напрежение възниква около точката, където токът тече от повредена електрическа инсталация към земята. Най-голямата стойност ще бъде близо до точката на прехода, а най-малката - на разстояние повече от 20 m, т.е. извън границите, ограничаващи полето на разпространение на тока в земята.
На разстояние 1 m от земния електрод спадът на напрежението е 68% от общото напрежение, на разстояние 10 m - 92%, на разстояние 20 m потенциалите на точките са толкова малки, че могат на практика е равен на нула.
Такива точки на повърхността на почвата се считат за извън текущата зона на разпространение и се наричат „земя“.
Опасността от крачещ стрес се увеличава, ако лицето, изложено на него, падне. И тогава напрежението на стъпката се увеличава, тъй като пътят на тока вече не минава през краката, а през цялото тяло.
Случаите на нараняване на хора поради въздействието на стъпковия стрес са относително редки. Те могат да възникнат например в близост до паднал на земята проводник (в такива моменти, докато линията не бъде прекъсната, не трябва да се допускат хора и животни близо до мястото, където е паднал проводникът). Най-опасните стъпкови напрежения са при удар от мълния.
Веднъж в зоната на стъпковото напрежение, трябва да я напуснете на малки стъпки в посока, обратна на мястото на предполагаемото заземяване и по-специално на проводника, лежащ на земята.