Одно- и двухфазное подключение человека

Степень опасности поражения электрическим током зависит в значительной мере от того, каким оказалось включение человека в электрическую цепь. Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трехфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение — это прикосновение к одной фазе элек­троустановки, находящейся под напряжением.

Двухфазное включение — это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При двухфазном включении (рис. 11.1, а) человек находится под линейным напряжением. Такое включение в электрическую цепь наиболее опасно. Силу тока /л, проходящего через тело человека, определяют по формуле

где Uл и Uф — соответственно линейное и фазное напряжение. В; Rh — сопротивление тела человека, Ом. Случаи двухфазного включения человека редки и являются, как правило, результатом нарушения правил техники безопасно­сти

Однофазное включение происходит значительно чаще, но оно менее опасно, чем двухфазное. При однофазном включении в сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 11.1,6) через тело человека пройдет ток меньшей силы, потому что он окажется под действием фазного напряжения, который меньше линейного в sqrt(3) раз. При этом электрическая цепь тока, проходящего через человека, вклю­чает в себя, кроме сопротивления тела человека, сопротивление основания (пола), на котором стоит человек /?_п, сопротивление его обуви Rоб и сопротивление заземления нейтрали источника тока R0 Тогда

При однофазном включении в сеть с изолированной нейтралью (рис. 11.1, в) через тело человека пройдет ток еще меньшей силы, чем во втором случае, так как в сопротивление цепи входит не только сопротивление тела человека, основания, на котором он стоит, его обуви, но и сопротивление изоляции проводов относи­тельно земли (Rиз). Чем лучше изоляция и больше ее сопротивле­ние относительно земли, тем меньше ток, проходящий через чело­века. В этом случае при равных значениях сопротивления изоля­ции всех фаз относительно земли сила тока

В трехфазной сети с изолированной от земли нейтралью источ­ника питания (генератор, трансформатор) и одинаковым сопро­тивлением изоляции всех трех фаз относительно земли имеет ме­сто симметрия напряжений фаз относительно земли (рис. 11.2), причем эти напряжения равны фазовым напряжениям источника питания.

В процессе эксплуатации электроустановок может возникнуть замыкание на землю (вследствие повреждения изоляции) через металлические корпуса электрических машин, аппаратов и кон­тактирующие с ними корпуса производственного оборудования, которые оказываются под напряжением относительно земли. Если корпуса имеют связь с землей через специальное заземляющее устройство или через фундаменты и основания, то в этом случае в сети с изолированной нейтралью в месте замыкания проходит относительно небольшой ток, обус­ловленный большим сопротивлени­ем изоляции исправных фаз. Уста­новка продолжает работать, но кор­пуса электрооборудования оказыва­ются длительное время под напря­жением. Напряжение корпуса отно­сительно земли, потенциал которой на расстоянии 20 м и более от места замыкания принимается равным ну­лю, равно

где I₃ — ток замыкания на землю; R₃ — сопротивление заземляю­щего устройства.

Человек, находящийся на земле или на полу в зоне стекания тока замыкания на землю и касающийся при этом корпусов оборудования, окажется под напряжением прикос­новения. Человек, стоящий или про­ходящий в зоне стекания тока за­мыкания на землю, оказывается под напряжением шага. В обоих случаях возможно поражение чело­века электрическим током.

Напряжением шага называют напряжение между двумя точками це­пи тока, находящимися одна от дру­гой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

В случае прикосновения человека, стоящего на земле, к зазем­ленному корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напря­жением в результате пробоя изоляции на корпус, напряжение при­косновения определится как разность потенциалов между руками фр и ногами ф_н

Потенциал руки, прикасающейся к корпусу, равен потенциалу корпуса относительно земли (Uз, т. е.

где Iз — ток замыкания на землю. А;

Rз — сопротивление заземляющего устройства, Ом. Если человек прикасается к заземленному оборудованию и сто­ит ногами непосредственно над заземлителем (рис. 11.3), то от одиночного заземлителя напряжение прикосновения увеличива­ется и достигает максимального значения на расстоянии 20 м от заземлителя, где ф_н=0.

Напряжение шага определяется как разность потенциалов от­дельных точек земли или пола, под которой оказываются ноги че­ловека в зоне растекания тока в земле:

где р — удельное сопротивление грунта, Ом-м; а — шаг человека (0,8 м);

х — расстояние от заземлителя до одной ноги, м.

Из формулы (11.8) и рис. 11.4 видно, что напряжение шага по мере удаления от точки замыкания электрической цепи на землю (одиночного заземлителя) уменьшается и на расстоянии около 20 м от нее практически равно нулю.

В случае падения провода на землю не допускается приближе­ние к нему в радиусе 6—8 м от места замыкания на землю. Если необходимо приблизиться к месту замыкания, то следует надеть диэлектрические галоши или боты.