Анализ опасности различных способов включения человека в электрическую сеть

Все линии, питающие электроустановки, по степени опасности поражения электрическим током подразделяются на линии напряжением до 1 кВ и на линии напряжением более 1 кВ, каждая из которых может работать в режиме с изолированной нейтралью или в режиме с заземленной нейтралью.

Сети с изолированной нейтралью. В такой сети нейтральная точка источника питания либо изолирована от земли, либо соединена с ним через большое сопротивление. На ТЭС к их числу относятся сети собственных нужд. Проанализируем опасность таких сетей напряжением до 1000 В, например наиболее распространенную сеть напряжением 380/220 В. На рисунке 1 схематично показана типичная ситуация – прикосновение человека к корпусу электроустановки, питающейся по сети с изолированной нейтралью.

Рис.4.2. Включение человека в сеть с изолированной нейтралью.

Обозначения на схеме имеют следующее значение:

Z_c1÷Z_c3 – сопротивления изоляции между соответствующими фазными проводами и землей;

Z_k1÷Z_k3 – сопротивления изоляции между соответствующими фазными проводами электроустановки и её корпусом;

R_h – сопротивление тела человека; здесь и далее, если не будет оговорено специально, его значение равно 1000 Ом.

Не умаляя общности рассуждений, в целях упрощения математических выкладок, принимаем, что Z_c1=Z_c2=Z_c3=Z_c и Z_k1=Z_k2=Z_k3=Z_k. При этих предположениях ток I_h, протекающий через человека при прикосновении его к корпусу электроустановки, определяется по формуле:

, (4.4)

где U_Ф – фазное напряжение.

1. Рассмотрим нормальный режим работы сети и электроустановки, при котором их изоляция не хуже требуемой по правилам (Z_C ≥ 500 кОм, Z_К ≥ 500 кОм):

мА

Такой ток человек даже не ощущает, следовательно, никакой опасности нет.

2. На ТЭС весьма вероятно повреждение изоляции корпуса, что приводит к замыканию фазы на корпус. В этом случае Z_C ≥ 500 кОм, Z_К = 0:

мА

Такой ток также неощутим и, следовательно, безопасен.

Таким образом, в сети с изолированной нейтралью нормальное состояние изоляции сети даже при повреждении изоляции электроустановки обеспечит электробезопасность, т.е. поддержание на требуемом уровне изоляции сети относительно земли является достаточным условием обеспечения электробезопасности.

3. Однако, в ряде производств даже при неповрежденной изоляции сети и при применении высококачественных электроизоляционных материалов не удается обеспечить требуемое значение изоляции сети относительно земли в силу большой протяженности электросетей. Рассмотрим случай длинной разветвленной линии, у которой суммарное сопротивление неповрежденной изоляции относительно земли равно 30 кОм, в случае, когда одновременно произошло повреждение изоляции токоведущих частей электроустановки относительно ее корпуса, т.е. Z_К = 0:

мА

Полученный ток может вызвать эффект неотпускания, спазмы дыхательных мышц и при протекании в течении 2-3 мин – смерть от удушья. А ведь человек всего-то дотронулся да корпуса электроустановки!

Анализ ситуации показывает, что в длинных линиях с малым эквивалентным сопротивлением изоляции сети относительно земли решающим фактором, обеспечения электробезопасности является поддержание высокого сопротивления изоляции токоведущих частей электроустановки относительно ее корпуса.

Сети напряжением свыше 1 кВ.

Рассмотрим сеть собственных нужд крупной промышленной котельной или ТЭС системой напряжений 10/5,8 кВ. Фазное напряжение равно 5,8 кВ, изоляция: Z_C ≥ 1000 кОм, Z_К ≥ 1000 кОм.

Рассматриваем нормальный режим работы сети и электроустановки:

мА

Такой ток является уже ощутимым, но еще не вызывает эффект неотпускания, поэтому будет безопасным, если работник будет готов к ощущению тока при касании электроустановки. В этом случае безопасность будет значительно повышена, если работника предупредят в возможных субъективных ощущениях.

При повреждении изоляции корпуса электроустановки Z_К = 0:

Этот ток может вызвать эффект неотпускания и – при протекании в течение нескольких минут – смерть.

Аналогичной будет ситуация при исправной изоляции корпуса и повреждении изоляции сети. Таким образом, в электроустановках напряжением свыше 1 кВ поддержание на требуемом уровне изоляции сети и корпуса электроустаовки является необходимым условием обеспечения электробезопасности.

Вывод: в сетях с изолированной нейтралью электробезопасность обеспечивается в основном за счет поддержания высокого сопротивления изоляции сети относительно земли и токоведущих частей электроустановки относительно ее корпуса.

Сети с заземленной нейтралью (рис.4.3).

Рис. 4.3. Включение человека в сеть с заземлённой нейтралью.

В такой сети нейтральная точка источника питания соединена с землей через малое сопротивление R_o. Значение R_o не могут быть более 2; 4 или 8 ОМ в зависимости от системы напряжений. Для случая напряжений 380/220В R_o<4 Ом. Допущения при анализе те же, что и в предыдущем случае.

В рассматриваемом случае ток через человека будет иметь 2 составляющие:

Ток I_h’ обусловлен наличием конечного сопротивления между фазными проводами и землёй. Его мы исследовали в предыдущем случае. В сетях с заземлённой нейтралью им пренебрегают.

Поскольку в реальных ситуациях R₀ гораздо меньше остальных двух слагаемых знаменателя, то им также пренебрегают:

(4.5)

Проанализируем полученное выражение.

При исправной изоляции корпуса Z_К ≥ 500 кОм:

мА - неощутимый ток

При повреждении изоляции корпуса (Z_К = 0):

мА

Если этот ток будет действовать дольше 0,2 с, то наступит смерть.

Вывод: анализ ситуации показал, что в сети с заземленной нейтралью электробезопасность обеспечивается только за счет поддержания высокого сопротивления изоляции токоведущих частей относительно корпуса электроустановки.

Двухфазное включение человека в электрическую сеть. В ряде случаев на производстве выполнение некоторых работ в электроустановках проводится без снятия напряжения. При этом работник руками касается двух фазных проводов сети (Рис.4.4).

Рис.4.4. Двухфазное включение человека в сеть.

При таком включении между руками человека действует линейное напряжение 380В. Если не принять никаких мер, то через человека потечёт ток:

мА (4.6)

При воздействии такого тока в течение более 0,15 с. наступит смерть. Следовательно, двухфазное включение человека в электрическую цепь является чрезвычайно опасным и требует принятия специальных мер по обеспечению безопасности.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 697; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!