Co je pro člověka nebezpečnější: proud nebo napětí?

Jak se určuje nebezpečí úrazu elektrickým proudem v různých elektrických sítích?

Analýza rizika úrazu prakticky spočívá v určení hodnoty proudu protékajícího lidským tělem v různých podmínkách, ve kterých se může ocitnout při provozu elektroinstalace, nebo dotykového napětí. Riziko zranění závisí na řadě faktorů: schéma připojení osoby k elektrickému obvodu, síťové napětí, schéma samotné sítě, režim její neutrálu, stupeň izolace živých částí od země, kapacita živých částí vzhledem k zemi atd.

Jaké jsou obvody pro připojení osoby k elektrickému obvodu?

Nejtypičtější jsou dvě schémata zapojení: mezi dvěma fázemi elektrické sítě, mezi jednou fází a zemí. Kromě toho je možné se dotknout uzemněných částí bez proudu, které jsou pod napětím, a také zapnout osobu pod krokovým napětím.

Co se nazývá neutrál transformátoru (generátoru) a jaké jsou jeho provozní režimy?

Spojovací bod mezi vinutími napájecího transformátoru (generátoru) se nazývá neutrální bod, neboli neutrál. Neutrál napájecího zdroje může být izolován a uzemněn.

Uzemněný je neutrál generátoru (transformátoru), připojený k uzemňovacímu zařízení přímo nebo přes nízký odpor (například přes proudové transformátory).

Izolovaný je neutrál generátoru nebo transformátoru, který není připojen k uzemňovacímu zařízení nebo je k němu připojen přes vysoký odpor (signalizační, měřicí, ochranná zařízení, uzemňovací tlumivky).

Jaký je základ pro volbu neutrálního režimu?

Volba síťového diagramu, a tedy neutrálního režimu zdroje proudu, se provádí na základě technologických požadavků a bezpečnostních podmínek.

Při napětích do 1000 V se široce používají obě schémata třífázových sítí: třívodičové s izolovaným neutrálem a čtyřvodičové s uzemněným neutrálem.

Podle technologických požadavků je často preferována čtyřvodičová síť, která využívá dvě provozní napětí – lineární a fázová. Ze čtyřvodičové sítě 380 V je tedy možné napájet jak výkonovou zátěž – třífázovou, včetně mezi fázovými vodiči při lineárním napětí 380 V, tak světelnou zátěž včetně mezi fázový a nulový vodič. , tedy při fázovém napětí 220 V. Elektroinstalace se v tomto případě výrazně zlevňuje použitím menšího počtu transformátorů, menších průřezů vodičů atp.

Podle bezpečnostních podmínek je na základě situace vybrána jedna ze dvou sítí: podle podmínek dotyku fázového vodiče při běžném provozu sítě je bezpečnější síť s izolovaným neutrálem a v případě nouze síť s uzemněný neutrál je bezpečnější. Proto je vhodné používat sítě s izolovaným neutrálem, když je možné udržet vysokou úroveň izolace sítě a když je kapacita sítě vůči zemi nevýznamná. Může se jednat o tence rozvětvené sítě, které nejsou vystaveny agresivnímu prostředí a jsou pod neustálým dohledem kvalifikovaného personálu. Příklady zahrnují sítě malých podniků a mobilní instalace.

Sítě s uzemněným neutrálem se používají tam, kde nelze zajistit dobrou izolaci elektroinstalace (kvůli vysoké vlhkosti, agresivnímu prostředí apod.) nebo nelze rychle najít a odstranit poškození izolace při kapacitních proudech sítě, z důvodu k jeho výraznému rozvětvení dosahují velkých hodnot, které člověka ohrožují na životě. Mezi takové sítě patří sítě velkých průmyslových podniků, městské distribuční sítě atd.

Dosavadní názor na vyšší míru spolehlivosti sítí s izolovaným neutrálem není dostatečně podložen.

Ze statistik vyplývá, že z hlediska provozní spolehlivosti jsou obě sítě téměř totožné.

Při napětích nad 1000 V do 35 kV mají sítě z technologických důvodů izolovaný neutrál a nad 35 kV uzemněný neutrál.

Vzhledem k tomu, že takové sítě mají velkou kapacitu vodiče vůči zemi, je pro osobu stejně nebezpečné dotknout se síťového vodiče buď izolovaným, nebo uzemněným neutrálem. Proto není z bezpečnostních důvodů zvolen neutrální režim sítě nad 1000 V.

Jaká jsou nebezpečí dvoufázového dotyku?

Dvoufázovým dotykem rozumíme současný dotyk dvou fází elektrické instalace, která je pod napětím (obr. 1).

Rýže. 1. Schéma dvoufázového lidského dotyku se střídavým proudem

Dvoufázový dotek je nebezpečnější. Při dvoufázovém dotyku bude proud procházející lidským tělem po jedné z nejnebezpečnějších cest pro tělo (ruka-paže) záviset na napětí aplikovaném na lidské tělo, rovném lineárnímu napětí sítě. stejně jako na odolnost lidského těla:

• U_л — lineární napětí, tj. napětí mezi fázovými vodiči sítě;
• R_lidí – odolnost lidského těla.

V síti s lineárním napětím U_л = 380 V při odporu lidského těla R_lidí = 1000 Ohm, proud procházející lidským tělem se bude rovnat:

Tento proud je pro člověka smrtelný. Při dvoufázovém dotyku je proud procházející lidským tělem prakticky nezávislý na síťovém neutrálním režimu. V důsledku toho je dvoufázový kontakt stejně nebezpečný jak v síti s izolovaným, tak s uzemněným neutrálem (za předpokladu, že síťová napětí těchto sítí jsou stejná).

Případy, kdy se člověk dotýká dvou fází, jsou poměrně vzácné.

Čím se vyznačuje jednofázový dotyk?

Jednofázové dotyky jsou dotyky jedné fáze elektrické instalace, která je pod napětím.

Vyskytuje se mnohokrát častěji než dvoufázový dotyk, ale je méně nebezpečný, protože napětí, pod kterým se člověk nachází, nepřekračuje fázové napětí. V souladu s tím je proud procházející lidským tělem také menší. Kromě toho je tento proud značně ovlivněn neutrálním režimem zdroje proudu, izolačním odporem síťových vodičů vůči zemi, odporem podlahy (nebo základny), na které člověk stojí, odporem jeho bot a některé další faktory.

Jaké je nebezpečí jednofázového kontaktu v síti s uzemněným neutrálem?

Rýže. 2. Schéma osoby dotýkající se jedné fáze třífázové sítě s uzemněným neutrálem

V síti s uzemněným neutrálem (obr. 2) zahrnuje proudový obvod procházející lidským tělem odpor těla osoby, její obuvi, podlahy (nebo základny), na které osoba stojí, a také odpor uzemnění. neutrálu zdroje proudu. S přihlédnutím k uvedeným odporům je proud procházející lidským tělem určen z následujícího výrazu:

• U_ф — fázové napětí sítě, V;
• R_lidí — odpor lidského těla, Ohm;
• R_asi — odpor obuvi člověka, Ohm;
• R_п – odpor podlahy (základny), na které člověk stojí, Ohm;
• R_o — zemnící odpor neutrálu zdroje proudu, Ohm.

Za nejnepříznivějších podmínek (ten, kdo se fáze dotkl, má na nohou vodivé boty – vlhké nebo lemované kovovými hřebíky, stojí na vlhké zemi nebo na vodivém podkladu – kovové podlaze, na uzemněné kovové konstrukci), t.j. když R_asi = 0 a R_п = 0, rovnice má tvar:

Protože neutrální odpor R_o je většinou mnohonásobně menší než odpor lidského těla, pak jej lze zanedbat. Pak

Za těchto podmínek je však jednofázový kontakt i přes nižší proud velmi nebezpečný. Takže v síti s fázovým napětím U_ф = 220 V při R_lidí = 1000 Ohm proud procházející lidským tělem bude mít hodnotu:

Takový proud je pro člověka smrtelný.

Pokud má člověk na sobě nevodivé boty (například gumové galoše) a stojí na izolačním povrchu (například na dřevěné podlaze), pak

• 45 000 – odolnost obuvi osoby, Ohm;
• 100 000 – odpor podlahy, Ohm.

Proud takové síly není pro člověka nebezpečný.

Z výše uvedených údajů je zřejmé, že izolační podlahy a nevodivá obuv mají velký význam pro bezpečnost osob pracujících v elektroinstalacích.

Jaké jsou vlastnosti jednofázového dotyku v síti s izolovaným neutrálem?

V síti s izolovaným neutrálem (obr. 3) se proud procházející lidským tělem do země vrací do zdroje proudu přes izolaci vodičů sítě, která má v dobrém stavu vysoký odpor.

S ohledem na odolnost obuvi R_asi a podlaha nebo základna R_п, na kterém stojí člověk, zapojený do série s odporem lidského těla R_lidí, proud procházející lidským tělem je určen rovnicí:

kde R_z — izolační odpor jedné fáze sítě vůči zemi, Ohm.

Rýže. 3. Schéma osoby dotýkající se jedné fáze třífázové sítě s izolovaným neutrálem

V nejnepříznivějším případě, když má člověk vodivou obuv a stojí na vodivé podlaze, t.j._asi = 0 a R_п = 0, rovnice se výrazně zjednoduší:

Pro tento případ v síti s fázovým napětím U_ф = 220 V a fázový izolační odpor R_z = 90 000 ohmů při R_lidí = 1000 Ohm, proud procházející osobou se bude rovnat:

Tento proud je výrazně menší než proud (220 mA), který jsme vypočítali pro případ jednofázového kontaktu za podobných podmínek, ale v síti s uzemněným neutrálem. Je určena především izolačním odporem vodičů vůči zemi.

Která síť je bezpečnější – s izolovaným nebo uzemněným neutrálem?

Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, je lidský kontakt s jednou fází sítě s izolovaným neutrálem méně nebezpečný než v síti s uzemněným neutrálem. Tento závěr však platí pouze pro normální (bezporuchové) provozní podmínky sítí, za přítomnosti nevýznamné kapacity vzhledem k zemi.

V případě nehody, kdy je jedna z fází zkratována k zemi, se síť s izolovaným neutrálem může ukázat jako nebezpečnější. To je vysvětleno skutečností, že během takové nehody v síti s izolovaným neutrálem se může napětí nepoškozené fáze vzhledem k zemi zvýšit z fáze na lineární, zatímco v síti s uzemněným neutrálem bude zvýšení napětí nevýznamné. .

Moderní elektrické sítě však díky svému rozvětvení a značné délce vytvářejí mezi fází a zemí velkou kapacitní vodivost. V tomto případě je nebezpečí, že se člověk dotkne jedné a dvou fází, téměř stejné. Každý z těchto dotyků je velmi nebezpečný, protože proud procházející lidským tělem dosahuje velmi vysokých hodnot.

Co je to krokové napětí?

Krokovým napětím se rozumí napětí mezi dvěma body proudového obvodu, umístěnými jeden krok od sebe, na kterých člověk současně stojí. Velikost kroku se obvykle považuje za 0,8 m.

U některých zvířat (koně, krávy) je velikost krokového napětí větší než u lidí a dráha proudu zahrnuje hrudník. Z těchto důvodů jsou náchylnější ke zranění krokovým napětím.

Krokové napětí se vyskytuje kolem bodu, kde proud teče z poškozené elektroinstalace do země. Největší hodnota bude v blízkosti bodu přechodu a nejmenší ve vzdálenosti větší než 20 m, tedy za limity omezujícími pole šíření proudu v zemi.

Ve vzdálenosti 1 m od zemní elektrody je úbytek napětí 68 % z celkového napětí, ve vzdálenosti 10 m – 92 %, ve vzdálenosti 20 m jsou potenciály bodů tak malé, že mohou prakticky rovna nule.

Takové body na povrchu půdy jsou považovány za mimo aktuální zónu šíření a nazývají se „země“.

Nebezpečí stresu z chůze se zvyšuje, pokud osoba, která je mu vystavena, upadne. A pak se napětí kroku zvýší, protože dráha proudu již neprochází nohama, ale celým tělem.

Případy zranění lidí vlivem krokového stresu jsou poměrně vzácné. Mohou se vyskytnout například v blízkosti drátu, který spadl na zem (v takových chvílích, dokud se vedení nerozpojí, by se lidé a zvířata neměli vpouštět do blízkosti místa, kde drát spadl). Nejnebezpečnější kroková napětí jsou při zásahu bleskem.

Jakmile jste v zóně krokového napětí, měli byste jej po malých krocích opustit ve směru opačném k místu podezřelé zemní poruchy, a to zejména k drátu ležícímu na zemi.