Какое включение в сеть является самым опасным

16. Какие схемы включения человека в сеть являются наиболее опасными?

Наиболее характерными являются две схемы включения человека в сеть: между двумя фазами электрической сети и между одной фазой и землей.

Двухфазное включение представляет собой одновременное присоединение человека к двум различным фазам одной и той же сети, находящейся под напряжением. При этом человек оказывается включенным на полное линейное напряжение установки. Двухфазное прикосновение является, как правило, более опасным.

Однофазное прикосновение является, как правило, менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через тело человека, ограничивается влиянием многих факторов. Оно возникает во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение. Поэтому при анализе опасности поражения электрическим током рассматривают только однофазное прикосновение человека к электрической цепи.

6.2.3. Схемы включения человека в цепь тока

Схемы включения в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землей (рис.1). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая — однофазному.

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (U_пр).

Двухфазное прикосновение, при прочих равных условиях, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное, а ток через человека, оказываясь независимым oт схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:

где — линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

U_ф — фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

R_h — сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а — двухфазное включение: б и в- однофазные включения

Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в результате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

Однофазное прикосновение, при прочих равных условиях, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через человека, ограничивается влиянием многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает значительно чаще и является основной схемой, при которой происходит поражение людей током в сетях любого напряжения. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного прикосновения. При этом рассматриваются обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения U_пр, и тока I_h проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда сопротивления изоляции проводов, так же как и емкости проводов относительно земли не равны между собой, т.е.

r₁ ≠ r₂ ≠ r₃ ≠ r_н; С₁ ≠ С₂ ≠ С₃ ≠ С_н ≠ 0,

где r₁, r₂, r₃, r_н — сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C₁, C₂, C₃, C_н — рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

; ;;

где w — угловая частота, рад/с;

j — мнимая единица, равная ().

Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а — схема сети; б — эквивалентная схема; L1, L2, L3, — фазные проводники; PEN — нулевой (совмещённый) провод.

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

; ,

где r₀ — сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

При прикосновении человека к одной из фаз, например к фазному проводнику L1, напряжение, под которым он окажется, определится выражением

, (6.1)

Ток найдётся по формуле

,

где — комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

—комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00′ на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

; ;,

где U_ф — фазное напряжение источника (модуль), В;

а — фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

,

будем иметь равенство

.

Подставив это значение в (6.1), получим искомое уравнение напряжения прикосновения в комплексной форме, воздействующего на человека, прикоснувшегося к фазному проводнику L1 трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

. (6.2)

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Y_h:

. (6.3)

При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с проводимостью заземления нейтрали имеет весьма малые значения и с некоторым допущением может быть приравнена к нулю, т.е.

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

,

или (в действительной форме)

, (6.4)

(6.5)

Согласно требованиям ПУЭ [1] значение сопротивления r₀ не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека R_h, не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r₀ и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U_ф, и ток, проходящий через него, равен частному от деления U_ф на R_h.

Из уравнения (6.5) вытекает еще один вывод: ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали сети.

В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.

Глухое замыкание на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r_зм, а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

.

Здесь также принимаем, что Y₁, Y₂ и Y_н малы по сравнению с Y₀ , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

, и,

получим напряжение прикосновения в действительной форме

.

Для упрощения этого выражения допустим, что

.

В результате получим окончательно, что напряжение U_пр равно

. (6.6)

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

. (6.7)

Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а — схема сети; б — векторная диаграмма напряжений.

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю r_зм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

.

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r₀, то из уравнения (6.6) получим, что U_np = U_ф, т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления r_зм и r₀ всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> U_пр > U_ф. (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях r_зм и r₀ по сравнению с R_h, первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях r_зм и r₀ будет всегда больше единицы, но меньше , т.е. получим выражение (6.8).

1.3. Схемы включения человека в электрическую цепь при прикосновении к проводникам тока.

Тяжесть поражения электрическим током во многом определяется схемой включения человека в цепь. Схемы образующихся при контакте человека с проводником цепей зависят от вида применяемой системы электроснабжения.

Наибольшее применение получили четырехпроводные сети напряжением 380/220 В. Что это такое? От источника электрической энергии к потребителям идут четыре провода, три из которых называются фазными, а один нулевым. Напряжение между двумя фазными проводами равно 380В (такое напряжение называется линейным), а между нулевым проводом и любым из фазных проводов 220В (такое напряжение называется фазным).

Для питания осветительных установок, телевизоров, холодильников используется однофазная сеть — один фазный провод и нулевой провод (то есть 220 В). Наиболее распространены электрические сети, в которых нулевой провод заземлен. Прикосновение к нулевому проводу практически не представляет опасности для человека; опасен только фазный провод. Однако разобраться, какой из двух проводов нулевой, сложно — по виду они одинаковы. Делают это при помощи специального прибора — определителя фазы.

Рассмотрим возможные схемы включения человека в электрическую цепь при прикосновении к проводникам тока однофазной (двухпроводной) сети. Наиболее редким, но и наиболее опасным, является прикосновение человека к двум проводам или проводникам тока, соединенным с ними.

Предположим, вы решили выполнить ремонт электропроводки — изолировать провода, отремонтировать или поставить новые розетку и выключатель, но забыли обесточить электросеть. Выполняя монтажные работы, вы коснулись одной рукой фазного, а другой нулевого провода. Через вас потечет ток по пути «рука—рука», то есть сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела. Если принять сопротивление тела в 1 кОм (эта цифра обычно принимается при расчетах), то по закону Ома через вас потечет ток:

I (сила тока) =220 В : 1000 Ом = 0,22 А = 220 мА.

Это смертельно опасный ток. Тяжесть электротравмы, и даже ваша жизнь, будет зависеть, прежде всего, от того, как быстро вы освободитесь от контакта с проводником тока (разорвете электрическую цепь), ибо время воздействия в этом случае является определяющим.

При работе с электропроводкой обязательно отключите электропитание, а на выключатель повесьте предупреждающую табличку: «Не включать — работают люди», а лучше поставьте наблюдателя.

Поражение электрическим током может произойти при ремонте бытовых электроприборов (пылесоса, кофеварки, стиральной машины), теле-радиоаппаратуры. Вы хорошо знаете, что работать под напряжением нельзя, и отключили электропитание выключателем на электроприборе. Однако при этом напряжение будет на входных контактах выключателя. В процессе работы вы можете забыть об этом и прикоснуться к ним или случайно нажать на выключатель и включить электроток. Напряжение на некоторых элементах бытовой аппаратуры может достигать очень больших величин. Например, напряжение, подаваемое на электронно-лучевую трубку телевизора, монитора ПЭВМ достигает 15000-18000 В.

Ремонт электроприборов, теле- и радиоаппаратуры, электрооборудования можно выполнять только при вынутой из розетки электрической вилке устройства.

Значительно чаще встречаются случаи, когда человек одной рукой соприкасается с фазным проводом или частью прибора, аппарата, который электрически соединен с ним.

Вы решили просверлить отверстие с помощью электрической дрели. Дрелью вы давно не пользовались, но она была исправна. Ваша работа может завершиться как успешно, так и закончиться поражением электрическим током различной тяжести — от легкого удара до смертельного исхода. Почему это может произойти? Изоляция с течением времени стареет, при этом ее изолирующие свойства ухудшаются (уменьшается электрическое сопротивление). Особенно быстро портится изоляция при длительном нахождении в сыром помещении или агрессивной среде (например, в среде па-ров серной кислоты). Токопроводящая пыль, вода, попавшие в дрель, могут замкнуть фазный проводник на корпус (рукоятку) дрели. Изоляцию подводящих проводов может погрызть мышь. Если корпус электродрели металлический — вы фактически соприкасаетесь с фазным проводом, если пластмассовый — электрический контакт может иметь место при нарушении целостности корпуса (трещине) или мокром корпусе.

Как потечет ток через человека, и какая электрическая цепь образуется? Если вторая рука лежит также на корпусе дрели или не касается каких-либо других проводящих предметов, ток потечет по пути «рука — ноги». Ток через человека, обувь, основание (пол), железобетонные конструкции здания будет стекать в землю и через нее на нулевой провод (ведь нулевой провод заземлен). Образуется замкнутая электрическая цепь, величина тока в которой будет определяться ее суммарным электрическим сопротивлением. Если вы в изолирующей сухой обуви (кожаной, резиновой) стоите на сухом деревянном полу, сопротивление цепи будет большим, а сила тока по закону Ома небольшой.

Например, сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм. Ток, который потечет через человека:

I (сила тока) = 220 В : (30000 + 100000 + 1000) Ом = 0,00168 А =1,68 мА.

Этот ток близок к пороговому ощутимому току. Вы почувствуете протекание тока, прекратите работу, устраните неисправность.

Если вы стоите на влажной земле босиком, через тело потечет ток:

I(сила тока) = 220 В : (3000 + 1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.

Этот ток может вызвать нарушение в работе легких и сердца, а при длительном воздействии и смерть. Если вы стоите на влажной почве в сухих и целых резиновых сапогах, через тело потечет ток:

I(сила тока) = 220 В : (500000 + 1000) Ом = = 0,0004 А = 0,4 мА.

Протекание такого тока вы можете не почувствовать. Но небольшая трещина или прокол на подошве сапог может резко уменьшить сопротивление резиновой подошвы и сделать работу опасной.

Перед тем как приступить к работе с электрическими устройствами (особенно длительное время не находящимися в эксплуатации), их необходимо тщательно осмотреть на предмет отсутствия повреждений изоляции. Электроустройства необходимо протереть от пыли и, если они влажные, просушить. Мокрые электрические устройства эксплуатировать нельзя! Электрический инструмент, приборы, аппаратуру лучше хранить в целлофановых мешках, чтобы исключить попадание в них пыли или влаги. Работать надо в сухой обуви. Если надежность электрического устройства вызывает сомнения, надо подстраховаться — подложить под ноги сухой деревянный настил или резиновый коврик. Можно использовать резиновые перчатки.

Другая схема протекания тока возникает тогда, когда ваша вторая рука касается хорошо проводящего предмета, электрически соединенного с землей. Это может быть водопроводная труба, отопительная батарея, металлическая стенка гаража и т.д. Ток протекает по пути наименьшего электрического сопротивления. Указанные предметы практически накоротко соединены с землей, их электрическое сопротивление очень мало. Путь протекания тока через тело в данном случае — «рука—рука», то есть практически совпадает со случаем одновременного прикосновения руками к двум проводам — фазному и нулевому. Как было показано раньше, ток может достигнуть величины 220 мА, т.е. смертельно опасен. В сыром помещении даже деревянные конструкции становятся хорошо проводящими электрический ток.

Работа в сырых помещениях, при наличии вблизи от человека хорошо проводящих предметов, соединенных с землей, представляет исключительно высокую опасность и требует соблюдения повышенных мер электробезопасности. Часто в таких помещениях используют пониженные напряжения — 36 и 12 вольт.

При работе с электрическими устройствами не прикасайтесь к предметам, которые могут быть электрически соединены с землей.

Мы рассмотрели далеко не все возможные схемы электрических сетей и варианты прикосновения. На производстве вы можете иметь дело с более сложными схемами электроснабжения, находящимися под значительно большими напряжениями, а значит, и более опасными. Однако основные выводы и рекомендации для обеспечения безопасности практически такие же.

Вопросы выходного контроля.

1. Какое прикосновение к проводникам, находящимся под напряжением, наиболее опасно для человека?

2. Почему прикосновение рукой к предметам, соединенным с землей (например, водопроводной трубой), при работе с электрическими устройствами резко увеличивает опасность поражения током?

3. Почему при ремонте электрической аппаратуры нужно вынимать электрическую вилку из розетки?

4. Зачем при работе с электрическими устройствами необходимо надевать обувь?

5.Как можно уменьшить опасность поражения электрическим током?

6. Какие правила электробезопасности должны соблюдаться при эксплуатации электрических устройств?

7. Мужчина, находясь в ванне, заполненной водой, решил побриться электрической бритвой. Что может произойти и какова опасность поражения мужчины электрическим током?

8. Девушка приняла ванну и, стоя босиком на мокром кафельном полу, решила посушить голову феном. Оцените опасность и возможные последствия.

9. Расскажите о случаях поражения электрическим током, произошедших с вами или другими людьми. В чем причина поражения и какие правила электробезопасности были нарушены?

10. По заданию учителя, который задает параметры сети и схему прикосновения человека к проводам или предметам, находящимся под напряжением, оцените опасность поражения электрическим током.

И.На автомобилях используется постоянный электрический ток напряжением 12В. Отрицательный полюс автомобиля соединен с кузовом автомобиля, положительный — с изолированной электропроводкой. Оцените опасность такого тока для человека.

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях

Чем определяется опасность поражения током в различных электрических сетях?

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения — линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку — трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период — сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ — заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука—рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

• U_л — линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;
• R_чел — сопротивление тела человека.

В сети с линейным напряжением U_л = 380 В при сопротивлении тела человека R_чел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

• U_ф — фазное напряжение сети, В;
• R_чел — сопротивление тела человека, Ом;
• R_об — сопротивление обуви человека, Ом;
• R_п — сопротивление пола (основания), на котором человек стоит, Ом;
• R_o — сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом.

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь — сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании — металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда R_об = 0 и R_п = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали R_o обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением U_ф = 220 В при R_чел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

• 45 000 — сопротивление обуви человека, Ом;
• 100 000 — сопротивление пола, Ом.

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви R_об и пола или основания R_п, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека R_чел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где R_из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при R_об = 0 и R_п = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением U_ф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы R_из = 90 000 Ом при R_чел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Какая сеть является более безопасной — с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая — на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Такие точки поверхности почвы считаются находящимися вне зоны растекания тока и называются «землей».

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.