Hogyan értékelik a személy sérülésének kockázatát a különböző konfigurációjú elektromos hálózatokban lévő elektromos berendezések árama alapján?

Az elektromos berendezésekben lezajló folyamatok ismerete lehetővé teszi az energetikusok számára, hogy bármilyen feszültséggel és árammal biztonságosan üzemeltethessenek berendezéseket, végezzenek javítási és karbantartási munkákat az elektromos rendszerekben.

Az elektromos berendezések áramütésének elkerülése érdekében a PUE, PTB és PTE – a legjobb szakemberek által összeállított fő dokumentumok az elektromos energia működésével járó veszélyes tényezők által megsérült emberekkel történt balesetek elemzése alapján.

Az elektromos áramnak kitett személy körülményei és okai

A biztonsági útmutató dokumentumok a munkavállalók áramütését magyarázó okok három csoportját különböztetik meg:

1. feszültség alatt álló részek szándékos, nem szándékos megközelítése a biztonságosnál kisebb távolságban lévő feszültséggel vagy azok megérintése;

2. vészhelyzetek kialakulása és kialakulása;

3.a meglévő elektromos berendezésekben dolgozók magatartási szabályait előíró kézikönyvekben meghatározott követelmények megsértése.

A személy sérülésének veszélyének értékelése abból áll, hogy számításokkal meghatározzák az áldozat testén áthaladó áramok nagyságát. Ugyanakkor számos olyan helyzettel kell számolni, amikor véletlenszerű érintkezések fordulhatnak elő egy elektromos berendezésen. Ezenkívül a rájuk alkalmazott feszültség számos októl függően változik, beleértve az elektromos áramkör működési feltételeit és módjait, energia jellemzőit.

Az elektromos áram által okozott személyi sérülés feltételei

Annak érdekében, hogy az áram áthaladjon az áldozat testén, elektromos áramkört kell létrehozni az áramkör legalább két olyan pontjának csatlakoztatásával, amelyek potenciálkülönbséggel - feszültséggel rendelkeznek. Az alábbi körülmények fordulhatnak elő elektromos berendezésekkel:

1. Különböző pólusok (fázisok) egyidejű kétfázisú vagy kétpólusú érintése;

2. egyfázisú vagy egypólusú érintkezés az áramköri potenciállal, ha egy személy közvetlen galvanikus kapcsolatban áll a földpotenciállal;

3. véletlenül érintkezésbe lép a villamos berendezés vezető elemeivel, amelyek a baleset következtében feszültség alá kerültek;

4. léptetőfeszültség hatására, amikor potenciálkülönbség jön létre azon pontok között, amelyeken a lábak vagy más testrészek egyidejűleg helyezkednek el.

Ebben az esetben az áldozat elektromos érintkezése történhet az elektromos berendezés áramvezető részével, amelyet a PUE érintésnek tekint:

1. közvetlenül;

2. vagy közvetve.

Az első esetben a feszültség alatt kapcsolt feszültség alatt álló résszel való közvetlen érintkezés, a második esetben pedig az áramkör nem szigetelt elemeinek érintésével jön létre, amikor baleset esetén veszélyes potenciál haladt át rajtuk.

Az elektromos berendezés biztonságos üzemeltetésének feltételeinek meghatározása és a dolgozók munkahelyének előkészítése érdekében szükséges:

1. elemezni az elektromos áramnak a kiszolgáló személyzet testén való áthaladásához szükséges utak lehetséges kialakításának eseteit;

2. összehasonlítja maximális lehetséges értékét a jelenlegi minimálisan megengedett szabványokkal;

3. határozatot hoz az elektromos biztonságot szolgáló intézkedések végrehajtásáról.

Az elektromos berendezésekben előforduló személyi sérülések körülményeinek elemzésének jellemzői

A DC vagy AC feszültségű hálózatban az áldozat testén áthaladó áram nagyságának becsléséhez a következő típusú megnevezéseket használják:

1. ellenállások:

• Rh - az emberi testben;

• R0 — földelő készülékhez;

Ris - szigetelő réteg a föld körvonalához képest;

2. áramok:

Ih – az emberi testen keresztül;

Iz — rövidzárlat a földhurokba;

3. stresszek;

Uc – állandó vagy egyfázisú váltakozó áramú áramkörök;

Ul – lineáris;

Uf – fázis;

Upr – érinti;

Fül - lépések.

Ebben az esetben a következő tipikus sémák lehetségesek az áldozatnak a hálózatok feszültségáramköreihez való csatlakoztatására:

1. egyenáram:

• a földelő áramkörtől elválasztott potenciállal rendelkező vezetékérintkező egypólusú érintkezője;

• az áramköri potenciál egypólusú érintkezése egy földelt pólussal;

• bipoláris érintkezés;

2. háromfázisú hálózatok;

• egyfázisú érintkezés az egyik potenciális vezetővel (általánosított eset);

• kétfázisú érintkező.

Hibaáramkörök egyenáramú áramkörökben

Egypólusú emberi érintkezés a földtől elszigetelt potenciállal

Az Uc feszültség hatására a közeg megkétszerezett szigetelési ellenállásán Ih áram halad át az alsó vezető, az áldozat testének (kar-láb) potenciáljának szekvenciálisan létrehozott áramkörén és a földhurokon.

Egypólusú emberi érintkezés a földpólus potenciállal

Ebben az áramkörben a helyzetet súlyosbítja, ha a földelőáramkörhöz egy potenciálvezetőt csatlakoztatnak, amelynek ellenállása R0, közel nullához, és sokkal alacsonyabb, mint az áldozat testé és a külső környezet szigetelő rétege.

A szükséges áram erőssége megközelítőleg megegyezik a hálózati feszültség és az emberi test ellenállásának arányával.

Bipoláris emberi kapcsolat a hálózati potenciálokkal

A hálózati feszültség közvetlenül az áldozat testére kerül, és a testén áthaladó áramot csak saját elhanyagolható ellenállása korlátozza.

Általános hibaminták háromfázisú váltakozó áramú áramkörökben

Emberi kapcsolat létrehozása a fázispotenciál és a föld között

Alapvetően az áramkör minden fázisa között ellenállás van, és testpotenciál és kapacitás jön létre. A feszültségforrás tekercseinek nullája általánosított Zn ellenállású, amelynek értéke az áramkör különböző földelési rendszereiben változik.

Az egyes áramkörök vezetőképességének kiszámítására szolgáló képletek és az Uf fázisfeszültségen átmenő Ih áram összértéke a képletekkel látható a képen.

Emberi kapcsolat kialakulása két fázis között

A legnagyobb érték és veszély az áramkörön áthaladó áram, amely az áldozat testének a fázisvezetőkkel való közvetlen érintkezései között jön létre. Ebben az esetben az áram egy része áthaladhat a talajon és a közeg szigetelési ellenállásán keresztül.

A kétfázisú érintés jellemzői

Egyenáramú és háromfázisú váltakozó áramú áramkörökben a két különböző potenciál közötti érintkezés a legveszélyesebb. Ezzel a rendszerrel az ember a legnagyobb stressz hatása alá esik.

Állandó feszültségű áramkörben az áldozaton áthaladó áramot az Ih = Uc / Rh képlettel számítják ki.

Háromfázisú váltakozó áramú hálózatban ezt az értéket az Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh arány alapján számítják ki.

Tekintettel arra, hogy az emberi test átlagos elektromos ellenállása 1 kilohm, a hálózatban előforduló áramot 220 V állandó és váltakozó feszültség mellett számítjuk ki.

Az első esetben ez lesz: Ih = 220/1000 = 0,22A. Ez a 220 mA érték elegendő ahhoz, hogy az áldozat görcsös izomösszehúzódást szenvedjen el, amikor segítség nélkül már nem tud megszabadulni a véletlen érintés – a tartóáram – hatásaitól.

A második esetben Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Ennél a 380 mA-es értéknél halálos sérülésveszély áll fenn.

Arra is figyelünk, hogy a váltakozó feszültségű háromfázisú hálózatban a nulla állása (földről leválasztható vagy fordítottan kapcsolható rövidzárlat) nagyon csekély mértékben befolyásolja az áram Ih értékét. Fő részesedése nem a földkörön, hanem a fázispotenciálok között halad át.

Ha egy személy olyan védőfelszerelést alkalmazott, amely biztosítja megbízható elszigetelését a föld körvonalától, akkor ebben a helyzetben haszontalan lesz, és nem segít.

Az egyfázisú leágazó jellemzői

Háromfázisú hálózat szilárd földelt nullával

Az áldozat megérinti az egyik fázisvezetéket, és a közte és a testáramkör közötti potenciálkülönbség alá esik. Ilyen esetek fordulnak elő leggyakrabban.

Bár a fázis-föld feszültség 1,732-szer kisebb, mint a hálózati feszültség, egy ilyen eset továbbra is veszélyes. Az áldozat állapota rosszabbodhat:

• semleges mód és csatlakozási minősége;

• a vezetők dielektromos rétegének elektromos ellenállása a földpotenciálhoz viszonyítva;

• a cipő típusa és dielektromos tulajdonságaik;

• talajállóság az áldozat helyén;

• egyéb kapcsolódó tényezők.

Az Ih áram értéke ebben az esetben a következő arányból határozható meg:

Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + R0).

Emlékezzünk vissza, hogy az emberi test Rh, a cipők Rb, a padló Rp és a talaj ellenállását semleges R0-nál ohmban értjük.

Minél kisebb a nevező, annál erősebb az áram. Ha például egy alkalmazott vezetőképes cipőt visel, a lába vizes, vagy a lába fémszögekkel van bélelve, és emellett fémpadlón vagy nedves talajon van, akkor feltételezhetjük, hogy Rb = Rp = 0. Ez garantálja a a legrosszabb eset az áldozat életében.

Ih = Uph / (Rh + R0).

220 voltos fázisfeszültséggel Ih = 220/1000 = 0,22 A. Vagy 220 mA halálos áramot kapunk.

Most számoljuk ki azt a lehetőséget, amikor a dolgozó védőfelszerelést használ: dielektromos cipő (Rp = 45 kOhm) és szigetelő alap (Rp = 100 kOhm).

Ih = 220/(1000+ 45000 + 10000) = 0,0015 A.

1,5 mA biztonságos áramértéket kapott.

Háromfázisú hálózat leválasztott semleges feszültséggel

Nincs közvetlen galvanikus kapcsolat az áramforrás nulla és a földpotenciál között. A fázisfeszültség a Rot szigetelőréteg igen nagy értékű ellenállására kerül, amely működés közben szabályozott és folyamatosan jó állapotban van.

Az emberi testen áthaladó áram lánca ettől az értéktől függ az egyes fázisokban.Ha figyelembe vesszük az áramellenállás összes rétegét, akkor értéke a következő képlettel számítható ki: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

A legrosszabb esetben, amikor megteremtik a feltételeket a maximális vezetőképességhez a cipőn és a padlón keresztül, a kifejezés a következő formában jelenik meg: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Ha egy 220 voltos hálózatot veszünk figyelembe 90 kΩ rétegszigeteléssel, akkor a következőt kapjuk: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Egy ilyen 7 mA-es áram jó érzés, de nem okozhat halálos sérülés.

Vegye figyelembe, hogy ebben a példában szándékosan kihagytuk a szennyeződés- és cipőállóságot. Ha ezeket figyelembe vesszük, az áramerősség egy biztonságos értékre, 0,0012 A vagy 1,2 mA nagyságrendűre csökken.

Következtetések:

1. Az izolált semleges üzemmódú rendszerekben könnyebben biztosítható a dolgozók biztonsága. Ez közvetlenül függ a vezetékek dielektromos rétegének minőségétől;

2. Ugyanilyen körülmények között egy fázis potenciálját érintve egy földelt nullával rendelkező áramkör veszélyesebb, mint egy leválasztott.

Egyfázisú érintkező vészüzemmódja háromfázisú hálózatban földelt nullával

Tekintsük egy elektromos készülék fémtestének megérintésének esetét, ha a dielektromos réteg fázispotenciál szigetelése megszakad benne. Amikor egy személy megérinti ezt a testet, az áram a testén keresztül a földre, majd a nullavezetéken keresztül egy feszültségforrásba áramlik.

Az egyenértékű áramkör az alábbi képen látható. Az Rn ellenállás az eszköz által létrehozott terhelés tulajdonában van.

A Rot szigetelési ellenállás az R0-val és Rh-val együtt korlátozza a fázisok közötti érintkezési áramot. Ezt a következő arány fejezi ki: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Ebben az esetben általában még a tervezési szakaszban is az anyagokat választva arra az esetre, amikor R0 = 0, igyekeznek megfelelni a következő feltételnek: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Az Ihg értékét az észrevehetetlen áram küszöbének nevezik, amelynek értékét az ember nem fogja érezni.

Következtetésünk: az összes feszültség alatt álló alkatrész dielektromos rétegének a talajkontúrral szembeni ellenállása meghatározza az elektromos berendezés biztonsági fokát.

Emiatt az összes ilyen ellenállást normalizáljuk, és a jóváhagyott táblázatokból jelentik. Ugyanebből a célból nem magukat a szigetelési ellenállásokat normalizálják, hanem a rajtuk áthaladó szivárgási áramokat a vizsgálatok során.

Lépésfeszültség

Az elektromos berendezésekben különféle okok miatt baleset történhet, ha a fázispotenciál közvetlenül érinti a földhurkot. Ha egy légvezetéken az egyik vezető megszakad különféle típusú mechanikai terhelések hatására, akkor ebben az esetben hasonló helyzet áll elő.

Ebben az esetben a vezető és a talaj érintkezési pontján áram keletkezik, amely diffúziós zónát hoz létre az érintkezési pont körül - egy olyan területet, amelynek felületén elektromos potenciál jelenik meg. Értéke függ az Ic záróáramtól és az adott r talajállapottól.

Az a személy, aki ennek a zónának a határain belül esik, az Ush láb feszültségének hatása alá esik, amint az a kép bal felében látható. A diffúziós zóna területét az a kontúr határolja, ahol nincs potenciál.

A lépésfeszültség értékét a következő képlettel számítjuk ki: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Figyelembe veszi a fázisfeszültséget az árameloszlási ponton — Uz, amelyet a β1 feszültségeloszlási jellemzők együtthatói, valamint a cipők és lábak ellenállásának hatása β2 határoznak meg. A β1 és β2 értékeit referenciakönyvekben teszik közzé.

Az áldozat testén áthaladó áram értékét a következő kifejezéssel számítjuk ki: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Az ábra jobb oldalán, a 2. pozícióban az áldozat érintkezésbe lép a vezető földpotenciáljával. Befolyásolja a kéz érintkezési pontja és a talajkontúr közötti potenciálkülönbség, amelyet az Upr érintési feszültség fejez ki.

Ebben a helyzetben az áramerősség kiszámítása a következő kifejezéssel történik: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Az α diszperziós együttható értékei 0 ÷ 1 között változhatnak, és figyelembe veszik az Upr-t befolyásoló jellemzőket.

A vizsgált helyzetben ugyanazok a következtetések érvényesek, mint az áldozattal való egyfázisú érintkezés esetén az elektromos berendezés normál működése során.

Ha egy személy a jelenlegi szétszóródási zónán kívül tartózkodik, akkor biztonságos zónában van.