Сборник примеров и задач к лабораторному практикуму по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», страница 60

Однофазное прикосновение является, как правило, менее опасным, чем двухфазное, т.к. на величину тока, проходящего через человека, влияет много факторов: меньшая величина напряжения, сопротивление обуви, пола, режим нейтрали источника питания [31].

Нейтраль это точка соединения обмоток трансформатора или генератора:

а) непосредственно присоединённая к заземляющему устройству (глухозаземлённая нейтраль);

б) не присоединённая  к заземляющему устройству или присоединённая к нему через аппараты с большим сопротивлением (изолированная нейтраль).

В трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью цепь тока, проходящего через человека, включает в себя кроме сопротивления тела человека (R_ч), ещё и:

-сопротивление его обуви (R_об), которая составляет 25…5000 кОм для сухой     обуви; 0,2…2 кОм - для влажной; для сырой обуви или обуви подбитой металлическими гвоздями R_об® 0;

-сопротивление пола, на котором стоит человек (R_п). Сопротивление сухих полов достигает значения более 2 кОм; для влажных или пропитанных щелочами или кислотами- 4…50 Ом; для сырых или металлических полов R_п ® 0;

-сопротивление заземления нейтрали источника тока (R_о). Согласно /25/, R_о £10 Ом.

При этом все эти сопротивления включены последовательно. Ток, проходящий через человека (рис. 6.1,а) определяется по формуле: 

                                   I_ч = U_ф / (R_ч + R_об +R_п +R_о),                                      (6.2)

где U_ф – фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки питающего сеть трансформатора (генератора) или между фазным и нулевым проводами сети),В. U_ф = U_л/Ö3.

Напряжение прикосновения (U_пр, В) будет равно:

                       U_пр = I_ч ^. R_ч  = U_ф ^. R_ч / (R_ч + R_об +R_п +R_о),                           (6.3)

 При аварийном режиме (рис. 6.1,в), когда одна фаза сети замкнута на землю, ток, проходящий через человека, будет равен:

             I_ч = U_ф ^. (r_зм + R_о^. Ö3) / [(r_зм ^. R_о) + (R_ч+ R_об +R_п) ^. (r_зм + R_о)],        (6.4)

где r_зм- сопротивление замыкания, Ом.

Напряжение прикосновения:

     U_пр= U_ф ^. R_ч ^. (r_зм + R_о^. Ö3) / [(r_зм ^. R_о) + (R_ч+ R_об +R_п) ^. (r_зм + R_о)].       (6.5)

В трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека в землю, возвращается к источнику тока через сопротивление изоляции проводов сети, которое в исправном состоянии обладает большим сопротивлением. Для этого случая ток, проходящий через человека (рис. 6.2,а), определяется как:

                             I_ч = U_ф / (R_ч + R_об +R_п +R_из /3),                                       (6.6)

где R_из – сопротивление изоляции фаз относительно земли, Ом. Согласно [30] R_из³0,5 МОм для U_раб < 1000 В или R_из ³10 МОм для U_раб > 1000 В.

Рис. 6.1. Опасность трёхфазных электрических цепей с глухозаземлённой нейтралью

В случае же аварии (рис.6.2,в), когда сопротивление одной из фаз относительно земли близко к нулю,ток, проходящий через человека, будет равен:

                              I_ч =Ö3 ^. U_ф / (R_ч + R_об +R_п + r_зм),                                   (6.7)

а напряжение прикосновения:

                         U_пр =Ö3 ^. U_ф^. R_ч / (R_ч + R_об +R_п + r_зм).                               (6.8)

Рис. 6.2. Опасность трёхфазных электрических цепей с изолированной нейтралью

Замыкание провода на землю сопровождается растеканием тока в грунте (рис.6.3,а), что приводит к возникновению нового вида опасности - возможностью поражения человека электрическим током из-за попадания под напряжение шага (U_ш) или под напряжение прикосновения (U_пр).

Напряжение шага (U_ш)- это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли на расстоянии шага. Радиус зоны напряжения шага ~ 20м (рис. 6.3,в).

Ток, проходящий через тело человека, обусловленный напряжением шага, равен:

                                          I_ч = U_ш / (R_ч + R_об).                                            (6.9)