Trofazna trožična AC električna mreža sa izolovanim neutralnim elementom (u IT sistemu).

Dvofazno dodirivanje dijelova pod naponom (sl. 3).

Rice. 3. Dvofazno (dvopolno) dodirivanje dijelova pod naponom u IT sistemu

U f – fazni napon; I h – jačina struje koja teče kroz osobu;

R h – ljudski otpor; L 1, L 2, L 3 – fazni provodnici.

Snaga struje (I h, A) koja teče kroz osobu određena je formulom

gdje je U l – mrežni napon, V;

U f – fazni napon, V;

R h – ljudski otpor, Ohm.

Na primjer, u električnoj mreži s linearnim naponom od 380 V (U f = 220 V) s otporom ljudskog tijela od 1000 Ohma, struja koja teče kroz osobu je:

Ova trenutna snaga je smrtonosna za ljude.

S dvofaznim dodirom, struja koja prolazi kroz osobu praktički je neovisna o načinu rada neutralnog. Opasnost od kontakta neće se smanjiti čak i ako je osoba pouzdano izolirana od tla.

Jednofazni dodir (slika 4.) se javlja mnogo puta češće od dvofaznog, ali je manje opasan, jer napon pod kojim se osoba nalazi ne prelazi fazni napon, tj. manje od linearnog za 1,73 puta i, osim toga, struja koja teče kroz osobu se vraća u izvor (električna mreža) kroz izolaciju žica, koja u dobrom stanju ima visok otpor.

Fig.4. Monofazno (jednopolno) dodirivanje dijelova pod naponom u IT sistemu

r 1, r 2, r 3 – otpor izolacije žica za napajanje; s 1, s 2, s 3 – kapacitet žica za napajanje

Snaga struje (I h, A) koja teče kroz osobu za ovaj slučaj određena je formulom

gdje je R p – prijelazni otpor, Ohm (otpor poda na kojem osoba stoji i obuće); Z – otpor izolacije fazne žice u odnosu na masu, Ohm (aktivna i kapacitivna komponenta).

U najnepovoljnijoj situaciji, kada osoba ima provodne cipele i stoji na vodljivom podu (R p ~ 0), jačina struje koja teče kroz tijelo određena je formulom

ako je U f = 220 V, R h = 1 kOhm, Z = 90 kOhm, tada je I h = 220/(1000 + (90000 / 3)) = 0,007 A (7 mA).

Trofazna četverožična AC električna mreža sa uzemljenim neutralnim elementom (u TN sistemu).

Monofazni kontakt sa dijelovima pod naponom.

Sl.5. Monofazno (jednopolno) dodirivanje dijelova pod naponom u TN sistemu

R 0 – otpor uzemljenja neutralne električne mreže

U četverožičnoj AC električnoj mreži sa čvrsto uzemljenim neutralom (TN sistem), struja koja prolazi kroz osobu vraća se do izvora (električne mreže) ne kroz izolaciju žica, kao u prethodnom slučaju, već kroz neutralni otpor uzemljenja (R 0) izvora struje (slika 5). Jačina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo određena je formulom:

gdje je R 0 – otpor uzemljenja neutralnog izvora struje, Ohm.

Otpor uređaja za uzemljenje na koji je priključen neutralni izvor struje u bilo koje doba godine ne bi trebao biti veći od 2, 4 i 8 Ohma, respektivno, pri mrežnim naponima od 660, 380 i 220 V. Ovaj otpor mora treba osigurati uzimajući u obzir upotrebu prirodnih uzemljivača, kao i provodnika za uzemljenje ponovljeno uzemljenje PEN ili PE provodnika nadzemnih dalekovoda (VL) napona do 1 kV. Otpor uzemljene elektrode koja se nalazi u neposrednoj blizini neutralnog izvora struje ne bi trebao biti veći od 15, 30 i 60 Ohma, respektivno, pri istim mrežnim naponima od 660, 380 i 220 V.

Primjer. U najnepovoljnijoj situaciji o kojoj smo gore govorili, sa U f = 220 V, R h = 1000 Ohm, R p ~ 0 Ohm R 0 = 30 Ohm, struja koja teče kroz ljudsko tijelo će biti:

I h = 220/1000 + 30 = 0,214 A (214 mA), što je smrtonosno za ljude.

Ako cipele nisu provodljive (na primjer, gumene galoše otpora 45 kOhm), a osoba stoji na neprovodnom podu (na primjer, drveni pod otpora 100 kOhm), tj. R p = 145 kOhm, tada će struja koja teče kroz ljudsko tijelo biti:

I h = 220/1000 + 60 + 145000 = 0,0015 A (1,5 mA), što ne predstavlja opasnost za ljude.

Dakle, pod jednakim uvjetima, ljudski dodir s jednom faznom žicom električne mreže sa izolovanim neutralnim elementom manje je opasan nego u električnoj mreži sa uzemljenim neutralom.

Gore navedene šeme za uključivanje osobe električni krug trofazne naizmjenične struje vrijede za normalne (bezgrešne) uslove rada električnih mreža.

U hitnom režimu rada trofazne električne mreže naizmjenične struje, jedna od faznih žica, na primjer, električne mreže sa uzemljenim neutralnim elementom (u TN sistemu) može biti kratko spojena na masu (kada se sistem aktivira zaštitno uzemljenje, padanje faze na zemlju itd.) kroz otpor R 3m (Sl. 6).

Rice. 6. Monofazni (jednopolni) kontakt sa dijelovima pod naponom u hitnom režimu rada električne mreže.

R zm – otpor fazne žice (L 2) prema masi

Jačina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo, dodirujući u ovoj situaciji jednu od ispravnih faznih žica (L 1, L 3), određuje se iz jednačine

gdje je R zm otpor fazne žice prema masi, Ohm.

Ako je u ovom slučaju R zm ~ 0 ili mnogo manje od R 0 i R h, onda se može zanemariti, tada će se jačina struje koja prolazi kroz ljudsko tijelo odrediti formulom

odnosno, osoba će biti spojena u električno kolo u dvije faze, s tim da je druga faza povezana na njega preko nogu i na vrijednost I h će značajno uticati prelazni otpor R p.

Na naponima do 1000 V, obje gore navedene sheme trofazne električne mreže naizmjenične struje postale su rasprostranjene u industrijskim uvjetima: trožična sa izoliranim neutralnim (IT sistem) i četverožična sa uzemljenim neutralnim (TN sistem). ).

Preporučljivo je koristiti električnu mrežu s izoliranim neutralnim elementom u slučajevima kada je moguće održati visoku razinu izolacijskog otpora faznih žica i nisku kapacitivnost potonjih u odnosu na tlo. To su električne mreže koje su slabo razgranate, nisu izložene agresivnom okruženju i pod stalnim su nadzorom kvalifikovanog osoblja. Na primjer, u rudnicima uglja koriste se samo električne mreže sa izolovanim neutralnim elementom.

Električnu mrežu s uzemljenim neutralnim elementom treba koristiti tamo gdje je nemoguće osigurati dobru izolaciju žica (na primjer, zbog visoke vlažnosti ili agresivnog okruženja), kada je nemoguće brzo pronaći ili otkloniti oštećenje izolacije ili kada kapacitivne struje električne mreže, zbog svog značajnog grananja, dostižu velike vrijednosti, opasne za ljude.

Pri naponu iznad 1000 V, iz tehnoloških razloga, električne mreže napona do 35 kV uključujući izolovanu neutralnu, a iznad 35 kV - uzemljenu. Budući da takve električne mreže imaju veliki kapacitet žica u odnosu na tlo, jednako je opasno za osobu dodirnuti njihove fazne žice, bez obzira na način rada neutralnog izvora energije. Stoga se iz sigurnosnih razloga ne bira način rada neutralne električne mreže s naponima iznad 1000 V.

Analiza rizika od povređivanja praktično se svodi na određivanje vrednosti struje koja teče kroz ljudsko telo u različitim uslovima u kojima se može naći tokom rada električnih instalacija, odnosno napona dodira. Opasnost od ozljeda ovisi o nizu faktora: shemi priključenja osobe na električni krug, naponu mreže, shemi same mreže, načinu njenog neutralnog stanja, stupnju izolacije dijelova pod naponom od tla, kapacitivnost dijelova pod naponom u odnosu na tlo, itd.

Koja su kola za povezivanje osobe u električni krug?

Najtipičnije su dvije sheme povezivanja: između dvije faze električne mreže, između jedne faze i zemlje. Osim toga, moguće je dodirnuti uzemljene delove bez struje koji su pod naponom, kao i uključiti osobu pod stepenastim naponom.

Šta se naziva neutralnim elementom transformatora (generatora) i koji su njegovi načini rada?

Tačka veze između namota napojnog transformatora (generatora) naziva se neutralna tačka, ili neutralna. Neutral izvora napajanja može biti izoliran i uzemljen.

Uzemljen je nul generatora (transformatora), spojen na uređaj za uzemljenje direktno ili preko niskog otpora (na primjer, preko strujnih transformatora).

Izolovani je nul generatora ili transformatora koji nije povezan sa uređajem za uzemljenje ili je na njega povezan preko velikog otpora (signalni, merni, zaštitni uređaji, prigušnici za uzemljenje).

Koja je osnova za odabir neutralnog moda?

Izbor mrežnog dijagrama, a samim tim i neutralnog režima izvora struje, vrši se na osnovu tehnoloških zahtjeva i sigurnosnih uslova.

Na naponima do 1000 V široko se koriste obje trofazne mrežne sheme: trožična s izoliranim neutralnim i četverožična s uzemljenim neutralom.

Prema tehnološkim zahtjevima, prednost se često daje četverožičnoj mreži koja koristi dva radna napona - linearni i fazni; Dakle, iz četverožične mreže od 380 V moguće je napajati i napajanje - trofazno, uključujući između faznih žica na linearnom naponu od 380 V, i svjetlosno opterećenje, uključujući između faze i nule žice, tj. na faznom naponu od 220 V. U ovom slučaju električna instalacija postaje značajno jeftinija zbog upotrebe manjeg broja transformatora, manjih poprečnih presjeka žice itd.

Prema sigurnosnim uslovima, jedna od dvije mreže se bira na osnovu situacije: prema uslovima dodirivanja fazne žice tokom normalnog rada mreže, sigurnija je mreža sa izolovanim neutralnim elementom, a u slučaju nužde mreža sa uzemljena neutralna je sigurnija. Stoga je preporučljivo koristiti mreže sa izolovanim neutralnim elementom kada je moguće održati visok nivo izolacije mreže i kada je kapacitet mreže u odnosu na zemlju beznačajan. To mogu biti tanko razgranate mreže koje nisu izložene agresivnom okruženju i pod stalnim su nadzorom kvalifikovanog osoblja. Primjeri uključuju mreže malih poduzeća i mobilne instalacije.

Mreže sa uzemljenim neutralnim elementom se koriste tamo gde je nemoguće obezbediti dobru izolaciju električnih instalacija (zbog visoke vlažnosti, agresivnog okruženja i sl.) ili je nemoguće brzo pronaći i otkloniti oštećenje izolacije kada kapacitivne struje mreže, usled do svog značajnog grananja, dostižu velike vrednosti koje su opasne po život osobe. Takve mreže uključuju mreže velikih industrijskih preduzeća, gradske distributivne mreže itd.

Postojeće mišljenje o višem stepenu pouzdanosti mreža sa izolovanom neutralnom nije dovoljno potkrijepljeno.

Statistike pokazuju da su u pogledu operativne pouzdanosti obje mreže gotovo identične.

Na naponima iznad 1000 V do 35 kV mreže iz tehnoloških razloga imaju izolovanu nultu, a iznad 35 kV uzemljenu nultu.

Pošto takve mreže imaju veliki kapacitetžice u odnosu na uzemljenje, podjednako je opasno za osobu dodirnuti mrežnu žicu sa izolovanom ili uzemljenom neutralom. Stoga se mrežni neutralni način rada iznad 1000 V ne bira iz sigurnosnih razloga.

Koje su opasnosti dvofaznog dodira?

Pod dvofaznim dodirom podrazumijevamo istovremeno dodirivanje dvije faze električne instalacije koja je pod naponom (slika 1).

Rice. 1. Šema dvofaznog ljudskog dodira na mrežu naizmjenične struje

Dvofazni dodir je opasniji. Sa dvofaznim dodirom, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo duž jednog od najopasnijih puteva za tijelo (hand-to-hand) ovisit će o naponu primijenjenom na ljudsko tijelo, jednakom linearnom naponu mreže. , kao i na otpor ljudskog organizma:

• U l - linearni napon, odnosno napon između faznih žica mreže;
• R osoba - otpor ljudskog tijela.

U mreži s linearnim naponom U l = 380 V sa otporom ljudskog tijela R person = 1000 Ohma, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo bit će jednaka:

Ova struja je smrtonosna za ljude. Sa dvofaznim dodirom, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo je praktički nezavisna od mrežnog neutralnog moda. Shodno tome, dvofazni kontakt je podjednako opasan i u mreži sa izolovanom i sa uzemljenom neutralom (pod uslovom da su linijski naponi ovih mreža jednaki).

Relativno su rijetki slučajevi dodirivanja ljudi dvije faze.

Šta karakteriše jednofazni dodir?

Monofazno dodirivanje je dodirivanje jedne faze električne instalacije koja je pod naponom.

Pojavljuje se mnogo puta češće od dvofaznog dodira, ali je manje opasan, jer napon pod kojim se osoba nalazi ne prelazi fazni napon. Shodno tome, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo je također manja. Osim toga, na ovu struju uvelike utječu neutralni način izvora struje, izolacijski otpor mrežnih žica u odnosu na tlo, otpor poda (ili postolja) na kojem osoba stoji, otpor njegovih cipela i neki drugi faktori.

Koja je opasnost od jednofaznog kontakta u mreži s uzemljenim neutralnim elementom?

Rice. 2. Dijagram osobe koja dodiruje jednu fazu trofazna mreža sa uzemljenim neutralnim

U mreži sa uzemljenom neutralom (slika 2), strujni krug koji prolazi kroz ljudsko tijelo uključuje otpor tijela osobe, njenih cipela, poda (ili postolja) na kojem osoba stoji, kao i otpor uzemljenja neutralnog izvora struje. Uzimajući u obzir navedene otpore, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo određuje se iz sljedećeg izraza:

• U f - fazni napon mreže, V;
• R osoba - otpor ljudskog tijela, Ohm;
• R rev - otpor cipela osobe, Ohm;
• R p - otpor poda (baze) na kojoj osoba stoji, Ohm;
• R o - otpor uzemljenja neutralnog izvora struje, Ohm.

U najnepovoljnijim uslovima (osoba koja je dodirnula fazu ima provodne cipele na nogama - vlažne ili obložene metalnim ekserima, stoji na vlažnoj podlozi ili na provodljivoj podlozi - metalnom podu, na uzemljenoj metalnoj konstrukciji), tj. rev = 0 i R p = 0, jednadžba ima oblik:

Budući da je neutralni otpor R o obično višestruko manji od otpora ljudskog tijela, može se zanemariti. Onda

Međutim, u ovim uvjetima, jednofazni kontakt, uprkos nižoj struji, vrlo je opasan. Dakle, u mreži sa faznim naponom U f = 220 V na R person = 1000 Ohm, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo imat će vrijednost:

Takva struja je smrtonosna za ljude.

Ako osoba nosi neprovodne cipele (kao što su gumene galoše) i stoji na izolacijskoj površini (kao što je drveni pod), tada

• 45.000 - otpor cipela osobe, Ohm;
• 100.000 - otpor poda, Ohm.

Struja takve snage nije opasna za ljude.

Iz navedenih podataka jasno je da su izolacijski podovi i neprovodne cipele od velike važnosti za sigurnost onih koji rade na električnim instalacijama.

Koje su karakteristike jednofaznog dodira u mreži sa izolovanom neutralnom?

U mreži sa izolovanim neutralnim elementom (slika 3), struja koja prolazi kroz ljudsko telo do zemlje se vraća u izvor struje kroz izolaciju mrežnih žica, koja u dobrom stanju ima visok otpor.

Uzimajući u obzir otpor cipele R oko i pod ili podlogu R p na kojoj osoba stoji, u nizu povezanu sa otporom ljudskog tijela R person, struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo određena je jednadžbom:

gdje je R iz otpor izolacije jedne faze mreže u odnosu na masu, Ohm.

Rice. 3. Šema osobe koja dodiruje jednu fazu trofazne mreže sa izolovanim neutralnim

U najnepovoljnijem slučaju, kada osoba ima provodne cipele i stoji na provodnom podu, tj. kada je R ob = 0 i R p = 0, jednadžba će biti značajno pojednostavljena:

U ovom slučaju, u mreži sa faznim naponom U f = 220 V i otporom fazne izolacije R od = 90.000 Ohma sa R ​​person = 1000 Ohma, struja koja prolazi kroz osobu biće jednaka:

Ova struja je znatno manja od struje (220 mA) koju smo izračunali za slučaj jednofaznog kontakta pod sličnim uslovima, ali u mreži sa uzemljenom neutralom. Određuje se uglavnom otporom izolacije žica u odnosu na tlo.

Koja je mreža sigurnija - sa izolovanim ili uzemljenim neutralnim?

Pod svim ostalim jednakim uslovima, ljudski kontakt sa jednom fazom mreže sa izolovanom neutralnom vezom manje je opasan nego u mreži sa uzemljenom neutralom. Međutim, ovaj zaključak važi samo za normalne (bezgrešne) uslove rada mreža, uz prisustvo neznatnog kapaciteta u odnosu na tlo.

U slučaju nesreće, kada je jedna od faza kratko spojena na masu, mreža s izoliranim neutralnim elementom može se pokazati opasnijom. Ovo se objašnjava činjenicom da se prilikom takve nezgode u mreži sa izolovanom neutralnom nulom, napon neoštećene faze u odnosu na tlo može povećati iz faznog u linearni, dok će u mreži sa uzemljenom neutralom porast napona biti beznačajan. .

Međutim, moderne električne mreže, zbog svog grananja i velike dužine, stvaraju veliku kapacitivnu provodljivost između faze i zemlje. U ovom slučaju, opasnost da osoba dodirne jednu i dvije faze je gotovo ista. Svaki od ovih dodira je vrlo opasan, jer struja koja prolazi kroz ljudsko tijelo dostiže vrlo visoke vrijednosti.

Šta je napetost koraka?

Pod naponom koraka se podrazumijeva napon između dvije tačke strujnog kola, koje se nalaze jedan korak jedna od druge, na kojoj osoba istovremeno stoji. Veličina koraka se obično uzima kao 0,8 m.

Za neke životinje (konje, krave), veličina napona koraka je veća nego za ljude, a strujni put uključuje grudi. Iz ovih razloga, oni su podložniji ozljedama od napona koraka.

Koračni napon se javlja oko tačke u kojoj struja teče od oštećene električne instalacije do zemlje. Najveća vrijednost će biti u blizini prelazne tačke, a najmanja na udaljenosti većoj od 20 m, odnosno izvan granica koje ograničavaju polje širenja struje u tlu.

Na udaljenosti od 1 m od uzemljene elektrode pad napona iznosi 68% ukupnog napona, na udaljenosti od 10 m - 92%, na udaljenosti od 20 m potencijali tačaka su toliko mali da mogu praktično biti jednak nuli.

Smatra se da se takve tačke na površini tla nalaze izvan trenutne zone širenja i nazivaju se „tlo“.

Opasnost od stresa koračanja povećava se ako osoba koja mu je izložena padne. I tada se napon koraka povećava, jer strujni put više ne prolazi kroz noge, već kroz cijelo tijelo.

Relativno su rijetki slučajevi ozljeđivanja ljudi uslijed djelovanja stresa od koraka. Mogu se javiti, na primjer, u blizini žice koja je pala na tlo (u takvim trenucima, dok se linija ne isključi, ljudima i životinjama se ne smije puštati blizu mjesta gdje je žica pala). Najopasniji naponi stepenica su kada ih udari grom.

Kada se nađete u zoni stepenastog napona, trebali biste je ostaviti malim koracima u smjeru suprotnom od mjesta sumnjivog zemljospoja, a posebno od žice koja leži na tlu.

Postoje različite sheme za povezivanje osobe u električni krug:

Monofazni dodir – dodirivanje provodnika jedne faze aktivne električne instalacije;

Dvofazno dodirivanje – istovremeno dodirivanje provodnika dvije faze postojeće električne instalacije;

Dodirivanje nestrujnih dijelova električnih instalacija koji su pod naponom zbog oštećenja izolacije;

Uključivanje koraka napona je uključivanje između dvije tačke tla (tla) koje su pod različitim potencijalima.

Razmotrimo najtipičnije sheme za spajanje osobe na strujni krug.

Monofazni kontakt u mreži sa čvrsto uzemljenim neutralom. Struja koja teče kroz ljudsko tijelo ( Ih) jednofaznim dodirom (slika 6) će se zatvoriti u kolu: faza L 3 – ljudsko tijelo – baza (pod) – neutralni uzemljivač – nul (nulta tačka).

Rice. 6. Šema jednofaznog dodira u mreži

sa čvrsto uzemljenim neutralnim

Prema Ohmovom zakonu: ,

Gdje R o – otpor neutralnog uzemljenja,

R baza - otpor baze.

Ako je baza (pod) provodljiva, onda R baza ≈ 0

S obzirom na to R o " R h, To

Uh = U f

Takav dodir je izuzetno opasan.

Monofazni dodir u mreži sa izolovanom neutralom. Struja koja teče kroz ljudsko tijelo (slika 7) zatvorena je u krugovima: faza L 3 – ljudsko tijelo – pod i zatim se kroz faznu izolaciju vraća u mrežu L 2 i L 1, tj. tada struja prati kola: fazna izolacija L 2 - faza L 2 - neutralna (nulta tačka) i fazna izolacija L 1 - faza L 1 – neutralno (nulta tačka). Dakle, u strujnom kolu koja teče kroz ljudsko tijelo, fazne izolacije su povezane u seriju s njim L 2 i L 1 .

Rice. 7. Šema jednofaznog dodira u mreži

sa izolovanim neutralnim

Fazni otpor izolacije Z ima aktivan ( R) i kapacitivnih komponenti ( WITH).

R– karakteriše nesavršenost izolacije, tj. sposobnost izolacije da provodi struju, iako mnogo lošija od metala;

WITH– kapacitivnost faze u odnosu na uzemljenje određena je geometrijskim dimenzijama imaginarnog kondenzatora, čije su „ploče“ faze i uzemljenja.

At R 1 = R 2 = R 3 = R f i WITH 1 = WITH 2 = WITH 3 = WITH F struja koja teče kroz ljudsko tijelo:

Gdje Z- ukupni otpor izolacije fazne žice u odnosu na masu.

Ako se zanemari fazni kapacitet WITH f = 0 (zračne mreže kratke dužine), tada:

iz čega slijedi da veličina struje ovisi ne samo o ljudskom otporu, već i o otporu izolacije fazne žice u odnosu na uzemljenje.

ako npr. R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohma, dakle

; Uh= 0,0111000 = 110 V

Dvofazni dodir. Sa dvofaznim dodirom (slika 8), bez obzira na neutralni režim, osoba će biti pod mrežnim naponom U l i prema Ohmovom zakonu:

at U l =380 V: I= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.

Rice. 8. Šema dvofaznog ljudskog dodira

Dvofazni dodir je izuzetno opasan, takvi slučajevi su relativno rijetki i po pravilu su rezultat rada pod naponom u električnim instalacijama do 1000 V, što predstavlja kršenje pravila i uputa.

Touching metalno kućište pod naponom. Dodirivanje tela električne instalacije (sl. 9), u kojoj je faza ( L 3) zatvoreno za telo, što je ekvivalentno dodirivanju same faze. Stoga su analiza i zaključci za slučajeve jednofaznog kontakta o kojima smo ranije govorili u potpunosti primjenjivi na slučaj zemljospoja.

Rice. 9. Šema osobe koja dodiruje metal

tijelo pod naponom

Priključivanje osobe na električnu mrežu može biti jednofazno ili dvofazno. Monofazna veza je veza osobe između jedne od faza mreže i zemlje. Jačina štetne struje u ovom slučaju ovisi o neutralnom načinu mreže, otporu ljudi, obući, podu i izolaciji faza u odnosu na tlo. Monofazno prebacivanje događa se mnogo češće i često uzrokuje električne ozljede u mrežama bilo kojeg napona. Dvofaznom vezom osoba dodiruje dvije faze električne mreže. Kod dvofaznog uključivanja, jačina struje koja teče kroz tijelo (udarna struja) ovisi samo o naponu mreže i otporu ljudskog tijela i ne ovisi o neutralnom režimu mrežnog transformatora. Električne mreže dijele se na jednofazne i trofazne. Jednofazna mreža može biti izolirana od zemlje ili imati uzemljenu žicu. Na sl. 1 prikazano moguće opcije povezivanje osobe na jednofazne mreže.

Dakle, ako osoba dodirne jednu od faza trofazne četverožične mreže sa čvrsto uzemljenim neutralom, tada će praktično biti pod faznim naponom (R3≤ RF) i jačinom struje koja prolazi kroz osobu tokom normalnog rad mreže se praktički neće promijeniti s promjenama otpora izolacije i kapacitivnosti žica u odnosu na masu.

Utjecaj električne struje na ljudski organizam

Prolazeći kroz tijelo, električna struja ima termičko, elektrolitičko i biološko djelovanje.

Toplotni efekat se manifestuje opekotinama kože ili unutrašnjih organa.

Prilikom elektrolitičkog djelovanja, uslijed prolaska struje, dolazi do razgradnje (elektrolize) krvi i druge organske tekućine, praćene uništavanjem crvenih krvnih stanica i metaboličkim poremećajima.

Biološki efekat se izražava u iritaciji i ekscitaciji živih tkiva organizma, što je praćeno spontanim grčevitim kontrakcijama mišića, uključujući srce i pluća.

Postoje dvije glavne vrste strujnog udara:

§ električne povrede,

§ strujni udari.

Električni šokovi može se podijeliti u četiri stepena:

1. konvulzivne kontrakcije mišića bez gubitka svijesti;

2. sa gubitkom svijesti, ali uz očuvanje disanja i funkcije srca;

3. gubitak svijesti i poremećaj srčane aktivnosti ili disanja (ili oboje);

4. klinička smrt, tj. nedostatak disanja i cirkulacije krvi.

Klinička smrt je prijelazni period između života i smrti, počinje od trenutka prestanka aktivnosti srca i pluća. Osoba u stanju kliničke smrti ne pokazuje znakove života: nema disanje, nema otkucaja srca, nema reakcije na bol; Zjenice očiju su proširene i ne reaguju na svjetlost. Međutim, treba imati na umu da se u ovom slučaju tijelo još uvijek može oživjeti ako mu se pomoć pruži ispravno i na vrijeme. Trajanje kliničke smrti može biti 5-8 minuta. Ako se pomoć ne pruži na vrijeme, dolazi do biološke (prave) smrti.

Rezultat strujnog udara za osobu ovisi o mnogim faktorima. Najvažniji od njih su veličina i trajanje struje, vrsta i učestalost struje i individualna svojstva organizma.

Određivanje otpora širenja struje pojedinačnih provodnika za uzemljenje i postupak izračunavanja petlje zaštitnog uzemljenja za stacionarnu procesnu opremu (GOST 12.1.030-81. CCBT. Zaštitno uzemljenje, uzemljenje)

Implementacija uređaja za uzemljenje. Razlikuju se uređaji za umjetno uzemljenje, namijenjeni isključivo za uzemljenje, i prirodni - provodni dijelovi trećih strana koji su u električnom kontaktu sa zemljom direktno ili preko srednjeg provodnog medija, koji se koriste za potrebe uzemljenja.

Za umjetne elektrode za uzemljenje obično se koriste vertikalne i horizontalne elektrode.

Kao prirodni uzemljivači mogu se koristiti: vodovodne i druge metalne cijevi položene u zemlju (osim cjevovoda zapaljivih tekućina, zapaljivih ili eksplozivnih plinova); obložne cijevi arteških bunara, bunara, jama itd.; metalne i armirano-betonske konstrukcije zgrada i objekata koji imaju veze sa tlom; olovni omotači kablova položenih u zemlju; šipovi od limova za hidraulične konstrukcije i dr.

Proračun zaštitnog uzemljenja ima za cilj utvrđivanje osnovnih parametara uzemljenja - broja, dimenzija i redosleda postavljanja pojedinačnih uzemljivača i uzemljivača, pri kojima naponi dodira i koraka pri zatvaranju faze na uzemljeno telo ne prelaze dozvoljene vrednosti. .

Za izračunavanje uzemljenja potrebne su sljedeće informacije:

1) karakteristike električne instalacije - tip instalacije, vrste glavne opreme, radni naponi, način uzemljenja neutralnih delova transformatora i generatora i dr.;

2) plan elektro instalacija sa naznakom glavnih dimenzija i rasporeda opreme;

3) oblike i veličine elektroda od kojih se planira konstruisati projektovani grupni sistem uzemljenja, kao i očekivanu dubinu njihovog uranjanja u zemlju;

4) podatke iz merenja otpornosti tla u prostoru na kome se gradi uzemljiva elektroda i podatke o vremenskim (klimatskim) uslovima pod kojima su ova merenja vršena, kao i karakteristike klimatske zone. Ako se pretpostavi da je zemlja dvoslojna, onda je potrebno imati mjerne podatke o otpornosti oba sloja zemlje i debljini gornjeg sloja;

5) podaci o prirodnim uzemljivačima: koje konstrukcije se mogu koristiti u tu svrhu i njihova otpornost na širenje struje dobijeni direktnim merenjem. Ako je iz nekog razloga nemoguće izmjeriti otpor prirodne elektrode uzemljenja, tada se moraju navesti informacije koje omogućavaju da se ovaj otpor odredi proračunom;

6) izračunata struja zemljospoja. Ako je struja nepoznata, onda se izračunava uobičajenim metodama;

7) izračunate vrednosti dozvoljenih napona dodira (i koraka) i trajanja zaštite, ako se proračun vrši na osnovu napona dodira (i koraka).

Proračuni uzemljenja se obično rade za slučajeve kada je uzemljena elektroda postavljena u homogeno tlo. Poslednjih godina razvijene su i počele da se koriste inženjerske metode za proračun sistema uzemljenja u višeslojnom tlu.

Pri proračunu uzemljivača u homogenom tlu uzima se u obzir otpor gornjeg sloja zemlje (sloj sezonskih promjena), uzrokovan smrzavanjem ili isušivanjem tla. Proračun se vrši korištenjem metode zasnovane na korištenju faktora iskorištenja provodljivosti uzemljenja i stoga se naziva metoda faktora iskorištenja. Izvodi se sa jednostavnim i složenim dizajnom grupnih uzemljivača.

Prilikom proračuna sistema uzemljenja u višeslojnoj zemlji, obično se usvaja dvoslojni model zemlje sa otpornostima gornjeg i donjeg sloja r1 i r2, respektivno, i debljinom (debljinom) gornjeg sloja h1. Proračun se vrši metodom zasnovanom na uzimanju u obzir potencijala indukovanih na elektrodama koje su dio grupnog uzemljivača, pa se stoga naziva metoda indukovanih potencijala. Proračun uzemljivača u višeslojnoj zemlji je radno intenzivniji. Istovremeno, daje tačnije rezultate. Preporučljivo je koristiti ga u složenim izvedbama grupnih elektroda za uzemljenje, koje se obično odvijaju u električnim instalacijama sa efektivno uzemljenom neutralom, odnosno u instalacijama napona od 110 kV i više.

Prilikom izračunavanja uređaja za uzemljenje bilo kojom metodom, potrebno je odrediti potreban otpor za njega.

Potreban otpor uređaja za uzemljenje određuje se u skladu sa PUE.

Za instalacije sa naponom do 1 kV, otpor uređaja za uzemljenje koji se koristi za zaštitno uzemljenje izloženih provodnih delova u sistemu IT tipa mora da ispunjava sledeće uslove:

gdje je Rz otpor uređaja za uzemljenje, ohm; Upred.add – napon dodira, čija vrijednost se pretpostavlja da je 50 V; Iz – ukupna struja zemljospoja, A.

U pravilu nije potrebno prihvatiti vrijednost otpora uređaja za uzemljenje manju od 4 oma. Otpor uređaja za uzemljenje do 10 Ohma dopušten je ako je gore navedeni uvjet ispunjen, a snaga transformatora i generatora koji napajaju mrežu ne prelazi 100 kVA, uključujući ukupnu snagu transformatora i (ili) generatora koji rade paralelno.

Za instalacije sa naponima iznad 1 kV iznad 1 kV, otpor uređaja za uzemljenje mora odgovarati:

0,5 Ohm sa efektivno uzemljenim neutralnim elementom (tj. sa velikim strujama zemljospoja);

250/Iz, ali ne više od 10 Ohma sa izolovanom neutralnom (tj. sa malim strujama zemljospoja) i uslovom da se uzemljiva elektroda koristi samo za električne instalacije napona iznad 1000 V.

U ovim izrazima, Iz je izračunata struja zemljospoja.

Tokom rada može doći do povećanja otpora širenju struje uzemljenja iznad izračunate vrijednosti, stoga je potrebno periodično pratiti vrijednost otpora uzemljivača.

Ground loop

Petlja uzemljenja je klasično grupa vertikalnih elektroda male dubine povezanih horizontalnim vodičem, postavljenih u blizini objekta na relativno maloj međusobnoj udaljenosti jedna od druge.

Kao elektrode za uzemljenje u takvom uređaju za uzemljenje tradicionalno se koristio čelični ugao ili armatura dužine 3 metra, koja se maljem zabijala u zemlju.

Kao spojni vodič korištena je čelična traka 4x40 mm, koja je položena u unaprijed pripremljeni jarak dubine 0,5 - 0,7 metara. Provodnik je spojen na montirane uzemljivače električnim ili plinskim zavarivanjem.

Da bi se uštedio prostor, petlja za uzemljenje se obično "mota" oko zgrade duž zidova (perimetar). Ako ovu elektrodu za uzemljenje pogledate odozgo, možete reći da su elektrode postavljene duž konture zgrade (otuda i naziv).

Dakle, petlja uzemljenja je uzemljiva elektroda koja se sastoji od nekoliko elektroda (grupa elektroda) povezanih jedna s drugom i postavljenih oko zgrade duž njene konture.

Svi slučajevi strujnog udara za osobu su posljedica dodirivanja najmanje dvije tačke električnog kola između kojih postoji potencijalna razlika. Opasnost od takvog kontakta u velikoj mjeri ovisi o karakteristikama električne mreže i načinu na koji je osoba povezana s njom. Određivanjem struje po satu koja prolazi kroz osobu, uzimajući u obzir ove faktore, mogu se odabrati odgovarajuće zaštitne mjere kako bi se smanjio rizik od ozljeda.

Dvofazno uključivanje osobe u strujni krug (slika 8.1, a). Javlja se prilično rijetko, ali je opasnije u odnosu na jednofazno, jer se na tijelo primjenjuje najveći napon u datoj mreži - linearni, a jačina struje A koja prolazi kroz osobu ne ovisi o mreži. dijagram, način njegove neutralnosti i drugi faktori, tj.

I = Ul/Rch = √ 3Uph/Rch,

gdje su Ul i Uf linearni i fazni napon, V; Rch je otpor ljudskog tijela, Ohm (prema Pravilima električnih instalacija, u proračunima se Rch uzima jednakim 1000 Ohma).

Slučajevi dvofaznog kontakta mogu se pojaviti pri radu s električnom opremom bez uklanjanja napona, na primjer, prilikom zamjene pregorelog osigurača na ulazu u zgradu, korištenjem dielektričnih rukavica s gumenim prekidima, spajanjem kabela na nezaštićene terminale transformatora za zavarivanje , itd.

Monofazno uključivanje. Na struju koja prolazi kroz osobu utiču različiti faktori, što smanjuje rizik od ozljeda u odnosu na dvofazni dodir.

Rice. 8.1. Šeme za moguće povezivanje osobe na trofaznu strujnu mrežu:

a - dvofazni dodir; b- jednofazni kontakt u mreži sa uzemljenim neutralom; c - jednofazni dodir u mreži sa izolovanom neutralnom

U jednofaznoj dvožičnoj mreži, izolovanoj od zemlje, jačina struje, A, koja prolazi kroz osobu, sa jednakim otporom izolacije žica u odnosu na uzemljenje r1 = r2 = r, određena je formulom

Ich = U/(2Rch + r),

gdje je U napon mreže, V; r - otpor izolacije, Ohm.

U trožilnoj mreži sa izolovanim neutralnim elementom, sa r1 = r2 = r3 = r, struja će teći od tačke kontakta kroz ljudsko telo, cipele, pod i nesavršenu izolaciju do drugih faza (slika 8.1, b) . Onda

Ich = Uph/(Ro + r/3),

gdje je Ro ukupni otpor, Ohm; RO = Rch + Rop + Rp; Rob - otpor cipele, cm: za gumene cipele Rob ≥ 50.000 Ohm; Rn - otpor poda, Ohm: za suvi drveni pod, Rp = 60.000 Ohm; g - otpor izolacije žice, Ohm (prema PUE, mora biti najmanje 0,5 MOhm po fazi mrežnog dijela napona do 1000 V).

U trofaznim četverožičnim mrežama struja će teći kroz osobu, njegove cipele, pod, uzemljenje neutralne i neutralne žice (slika 8.1, c). Jačina struje, A, koja prolazi kroz osobu,

Ich=Uph(Ro + Rn),

gdje je RH neutralni otpor uzemljenja, Ohm. Zanemarujući otpor RH, dobijamo:

U preduzećima poljoprivreda Uglavnom se koriste četverožične električne mreže sa čvrsto uzemljenom nultom naponom do 1000 V. Njihova prednost je što se mogu koristiti za dobijanje dva radna napona: linearnog Ul = 380 V i faznog Uph = 220 V. ne podliježu zahtjevima visokog kvaliteta izolacije žica i koriste se kada je mreža jako razgranana. Nešto rjeđe se koristi trožilna mreža s izoliranim neutralnim naponom do 1000 V, sigurnija je ako se izolacijski otpor žica održava na visokom nivou.

Napetost dodira. Nastaje kao posljedica dodirivanja električnih instalacija pod naponom ili metalnih dijelova opreme.

Napon koraka. Ovo je napon Ush na ljudskom tijelu kada su noge postavljene u tačkama u polju struje koja se širi od uzemljene elektrode ili od žice koja je pala na tlo, gdje se nalaze stopala, kada osoba hoda u pravcu elektrode uzemljenja (žice) ili dalje od nje (slika 8.2).

Ako je jedna noga na udaljenosti x od centra uzemljene elektrode, onda je druga na udaljenosti x + a, gdje je a dužina koraka. Obično u proračunima uzimamo a = 0,8 m.

Maksimalni napon se u ovom slučaju javlja na mjestu gdje se struja zatvara uzemljenje, a kako se udaljava od njega opada prema zakonu hiperbole. Pretpostavlja se da je na udaljenosti od 20 m od tačke rasjeda potencijal zemlje jednak nuli.

Napon koraka, V,

Rice. 8.2. Šema nastanka koraka napona

Čak i uz mali napon koraka (50...80 V), može doći do nevoljne konvulzivne kontrakcije mišića nogu i, kao rezultat, osoba pada na tlo. Istovremeno, rukama i nogama istovremeno dodiruje tlo, razmak između kojih je veći od dužine koraka, pa se efektivna napetost povećava. Osim toga, u ovom položaju osobe formira se novi put za prolaz struje, koji utječe na vitalne organe. Ovo stvara stvarnu opasnost od smrtonosne ozljede. Kako se dužina koraka smanjuje, napon koraka se smanjuje. Stoga, da biste izašli iz zone napona koraka, trebali biste se kretati skačući na jednoj nozi ili na dvije zatvorene noge ili u što kraćim koracima (u drugom slučaju, napon ne veći od 40 V smatra se prihvatljivim ).

Bluetooth