Kā pēc elektroinstalācijas strāva tiek novērtēts risks gūt traumas cilvēkam dažādu konfigurāciju elektrotīklos?

Elektroinstalācijās notiekošo procesu pārzināšana ļauj enerģētiķiem droši darbināt iekārtas ar jebkādu spriegumu un strāvas veidu, veikt elektrisko sistēmu remontdarbus un apkopi.

Lai izvairītos no elektroinstalācijas elektriskās strāvas trieciena gadījumiem, informācija, kas ietverta PUE, PTB un PTE — galvenie dokumenti, ko veidojuši labākie speciālisti, pamatojoties uz negadījumu analīzi ar cilvēkiem, kuri cietuši bīstamu elektroenerģijas darbību pavadošo faktoru dēļ.

Apstākļi un iemesli, kāpēc cilvēks tiek pakļauts elektriskās strāvas iedarbībai

Drošības vadlīniju dokumentos ir izšķirtas trīs iemeslu grupas, kas izskaidro strādnieku elektrotraumu:

1. tīša, netīša tuvošanās spriegumaktīvajām daļām ar spriegumu attālumā, kas ir mazāks par drošu vai pieskaroties tām;

2. ārkārtas situāciju rašanās un attīstība;

3.rokasgrāmatās noteikto prasību pārkāpšana, kas nosaka strādājošo uzvedības noteikumus esošajās elektroietaisēs.

Personas savainojumu bīstamības novērtējums sastāv no to strāvu lieluma noteikšanas ar aprēķiniem, kas iet caur cietušā ķermeni. Tajā pašā laikā ir jāņem vērā daudzas situācijas, kad kontakti var rasties nejaušās elektroinstalācijas vietās. Turklāt tiem pievadītais spriegums mainās atkarībā no daudziem iemesliem, tostarp elektriskās ķēdes darbības apstākļiem un režīmiem, tās enerģijas īpašībām.

Apstākļi cilvēku savainošanai no elektriskās strāvas

Lai strāva plūst caur cietušā ķermeni, ir jāizveido elektriskā ķēde, savienojot vismaz divus ķēdes punktus, kuriem ir potenciāla atšķirība - spriegums. Ar elektroiekārtām var rasties šādi apstākļi:

1. Dažādu stabu (fāžu) vienlaicīga divfāžu vai divu polu pieskāriens;

2. vienfāzes vai vienpola kontakts ar ķēdes potenciālu, kad cilvēkam ir tiešs galvaniskais savienojums ar zemējuma potenciālu;

3. nejauši radot kontaktu ar elektroietaises vadošajiem elementiem, kas avārijas rašanās rezultātā bija zem sprieguma;

4. nonākšana pakāpju sprieguma iedarbībā, kad veidojas potenciālu starpība starp punktiem, uz kuriem vienlaikus atrodas kājas vai citas ķermeņa daļas.

Šajā gadījumā var rasties cietušā elektriskais kontakts ar elektroinstalācijas strāvu nesošo daļu, ko PUE uzskata par aizskarošu:

1. tieši;

2. vai netieši.

Pirmajā gadījumā to rada tiešs kontakts ar zem sprieguma pieslēgtu strāvu, bet otrajā, pieskaroties neizolētiem ķēdes elementiem, kad avārijas gadījumā caur tiem ir izgājis bīstams potenciāls.

Lai noteiktu elektroietaises drošas ekspluatācijas nosacījumus un sagatavotu tajā strādājošajiem darba vietu, nepieciešams:

1. analizēt iespējamos ceļu izveidošanas gadījumus elektriskās strāvas pārejai caur apkalpojošā personāla ķermeni;

2. salīdzina tā maksimālo iespējamo vērtību ar pašreizējiem minimālajiem pieļaujamajiem standartiem;

3. pieņem lēmumu par pasākumu veikšanu elektrodrošības nodrošināšanai.

Cilvēku ievainojumu apstākļu analīzes raksturojums elektroietaisēs

Lai novērtētu strāvas lielumu, kas iet caur upura ķermeni tīklā ar līdzstrāvas vai maiņstrāvas spriegumu, tiek izmantoti šādi apzīmējumu veidi:

1. pretestības:

• Rh — cilvēka organismā;

• R0 — zemējuma ierīcei;

Ris — izolācijas slānis attiecībā pret zemes kontūru;

2. strāvas:

Ih — caur cilvēka ķermeni;

Iz — īssavienojums zemējuma cilpai;

3. uzsver;

Uc — ķēdes ar pastāvīgu vai vienfāzes maiņstrāvu;

Ul — lineārs;

Uf — fāze;

Upr — pieskārieni;

Auss - pakāpieni.

Šajā gadījumā ir iespējamas šādas tipiskas shēmas upura savienošanai ar sprieguma ķēdēm tīklos:

1. līdzstrāva pie:

• stieples kontakta vienpola kontakts ar potenciālu, kas izolēts no zemējuma ķēdes;

• ķēdes potenciāla vienpolārs kontakts ar iezemētu polu;

• bipolārs kontakts;

2. trīsfāžu tīkli pie;

• vienfāzes kontakts ar vienu no potenciālajiem vadītājiem (vispārināts gadījums);

• divfāžu kontakts.

Bojājumu ķēdes līdzstrāvas ķēdēs

Viena pola cilvēka kontakts ar potenciālu, kas izolēts no zemes

Sprieguma Uc ietekmē strāva Ih iet caur barotnes dubulto izolācijas pretestību caur secīgi izveidoto apakšējā vadītāja potenciāla ķēdi, upura ķermeni (roku-kāju) un zemējuma cilpu.

Viena pola cilvēka kontakts ar zemējuma pola potenciālu

Šajā ķēdē situāciju pasliktina, pieslēdzot zemējuma ķēdei potenciālo vadītāju ar pretestību R0, tuvu nullei un daudz zemāku par cietušā ķermeņa un ārējās vides izolācijas slāni.

Nepieciešamās strāvas stiprums ir aptuveni vienāds ar tīkla sprieguma attiecību pret cilvēka ķermeņa pretestību.

Bipolārs cilvēka kontakts ar tīkla potenciāliem

Tīkla spriegums tiek pievadīts tieši uz cietušā ķermeni, un strāvu caur viņa ķermeni ierobežo tikai viņa paša nenozīmīgā pretestība.

Vispārīgi kļūdu modeļi trīsfāzu maiņstrāvas ķēdēs

Cilvēka kontakta nodibināšana starp fāzes potenciālu un zemi

Būtībā starp katru ķēdes fāzi ir pretestība un tiek izveidots zemējuma potenciāls un kapacitāte. Sprieguma avota tinumu nullei ir vispārināta pretestība Zn, kuras vērtība dažādās ķēdes zemējuma sistēmās mainās.

Formulas katras ķēdes vadītspējas un strāvas Ih kopējās vērtības aprēķināšanai caur fāzes spriegumu Uf ir parādītas attēlā ar formulām.

Cilvēka kontakta veidošanās starp divām fāzēm

Vislielākā vērtība un bīstamība ir strāva, kas iet caur ķēdi, kas izveidota starp cietušā ķermeņa tiešajiem kontaktiem ar fāzes vadītājiem. Šajā gadījumā daļa strāvas var iziet pa ceļu caur zemi un barotnes izolācijas pretestību.

Divfāzu pieskāriena raksturojums

Līdzstrāvas un trīsfāzu maiņstrāvas ķēdēs kontaktu veidošana starp diviem dažādiem potenciāliem ir visbīstamākā. Ar šo shēmu cilvēks nonāk vislielākā stresa ietekmē.

Ķēdē ar pastāvīgu sprieguma padevi strāvu caur upuri aprēķina pēc formulas Ih = Uc / Rh.

Trīsfāzu maiņstrāvas tīklā šo vērtību aprēķina pēc attiecības Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Ņemot vērā, ka cilvēka ķermeņa vidējā elektriskā pretestība ir 1 kilohm, mēs aprēķinām strāvu, kas rodas tīklā ar pastāvīgu un mainīgu spriegumu 220 volti.

Pirmajā gadījumā tas būs: Ih = 220/1000 = 0,22A. Šī 220 mA vērtība ir pietiekama, lai cietušais ciestu no konvulsīvām muskuļu kontrakcijām, kad bez palīdzības viņš vairs nespēj atbrīvoties no nejauša pieskāriena ietekmes — noturošās strāvas.

Otrajā gadījumā Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Pie šīs vērtības 380 mA pastāv nāvējošs savainošanās risks.

Mēs arī pievēršam uzmanību tam, ka trīsfāzu tīklā ar maiņspriegumu nulles pozīcija (to var izolēt no zemes vai reversi savienota īssavienojums) ļoti maz ietekmē strāvas vērtību Ih . Tās galvenā daļa neiet cauri zemējuma ķēdei, bet starp fāzes potenciāliem.

Ja cilvēks ir uzlicis aizsarglīdzekļus, kas nodrošina viņa drošu izolāciju no zemes kontūras, tad šādā situācijā tie būs bezjēdzīgi un nepalīdzēs.

Vienfāzes krāna raksturojums

Trīsfāzu tīkls ar stingri iezemētu neitrālu

Cietušais pieskaras vienam no fāzes vadiem un nonāk zem potenciāla starpības starp to un zemējuma ķēdi. Šādi gadījumi notiek visbiežāk.

Lai gan fāzes-zemes spriegums ir 1,732 reizes mazāks par tīkla spriegumu, šāds gadījums joprojām ir bīstams. Cietušā stāvoklis var pasliktināties:

• neitrālais režīms un tā savienojuma kvalitāte;

• vadītāju dielektriskā slāņa elektriskā pretestība attiecībā pret zemes potenciālu;

• apavu veids un to dielektriskās īpašības;

• augsnes izturība upura vietā;

• citi saistīti faktori.

Strāvas Ih vērtību šajā gadījumā var noteikt pēc attiecības:

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

Atgādinām, ka cilvēka ķermeņa pretestības Rh, apavu Rb, grīdas Rp un zemes pretestības pie neitrāla R0 tiek ņemtas omos.

Jo mazāks saucējs, jo spēcīgāka strāva. Ja, piemēram, darbinieks valkā vadošus apavus, viņa pēdas ir slapjas vai pēdas apšūtas ar metāla naglām, kā arī viņš atrodas uz metāla grīdas vai slapjas augsnes, tad varam pieņemt, ka Rb = Rp = 0. Tas garantē sliktākais gadījums upura dzīvībai.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Ar 220 voltu fāzes spriegumu mēs iegūstam Ih = 220/1000 = 0,22 A. Vai nāvējošo strāvu 220 mA.

Tagad aprēķināsim iespēju, kad strādnieks izmanto aizsarglīdzekļus: dielektriskos apavus (Rp = 45 kOhm) un izolācijas pamatni (Rp = 100 kOhm).

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

Tas ieguva drošu strāvas vērtību 1,5 mA.

Trīsfāzu tīkls ar izolētu neitrālu

Strāvas avota neitrālai tieša galvaniskā savienojuma ar zemējuma potenciālu nav. Fāzes spriegums tiek pielietots izolācijas slāņa Rot pretestībai, kurai ir ļoti augsta vērtība, kas tiek kontrolēta darbības laikā un pastāvīgi tiek uzturēta labā stāvoklī.

Strāvas plūsmas ķēde caur cilvēka ķermeni ir atkarīga no šīs vērtības katrā no fāzēm.Ja ņemam vērā visus strāvas pretestības slāņus, tad tā vērtību var aprēķināt pēc formulas: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

Sliktākajā gadījumā, kad tiek radīti apstākļi maksimālai vadītspējai caur apaviem un grīdu, izteiksme būs šāda: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Ja ņemam vērā 220 voltu tīklu ar slāņa izolāciju 90 kΩ, mēs iegūstam: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Šāda 7 mA strāva jutīsies labi, taču tā nevar izraisīt nāvējošs ievainojums.

Ņemiet vērā, ka šajā piemērā esam apzināti izlaiduši netīrumu un apavu izturību. Ja mēs tos ņemam vērā, strāva samazināsies līdz drošai vērtībai, apmēram 0,0012 A vai 1,2 mA.

Secinājumi:

1. Sistēmās ar izolētu neitrālu režīmu ir vieglāk nodrošināt strādājošo drošību. Tas ir tieši atkarīgs no vadu dielektriskā slāņa kvalitātes;

2. Tādos pašos apstākļos, pieskaroties vienas fāzes potenciālam, ķēde ar iezemētu neitrālu ir bīstamāka nekā izolēta.

Vienfāzes kontakta avārijas režīms trīsfāžu tīklā ar iezemētu neitrālu

Apskatīsim gadījumu, kad pieskaras elektriskās ierīces metāla korpusam, ja tā iekšpusē ir salauzta dielektriskā slāņa izolācija pie fāzes potenciāla. Kad cilvēks pieskaras šim ķermenim, strāva caur ķermeni plūst uz zemi un pēc tam caur neitrālu uz sprieguma avotu.

Līdzvērtīgā shēma ir parādīta zemāk esošajā attēlā. Pretestība Rn pieder ierīces radītajai slodzei.

Izolācijas pretestība Rot kopā ar R0 un Rh ierobežo kontaktstrāvu starp fāzēm. To izsaka ar attiecību: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Šajā gadījumā, kā likums, pat projektēšanas stadijā, izvēloties materiālus gadījumam, kad R0 = 0, tie cenšas ievērot nosacījumu: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Ihg vērtību sauc par nemanāmās strāvas slieksni, kuras vērtību cilvēks nejutīs.

Secinām: visu spriegumaktīvo daļu dielektriskā slāņa pretestība zemes kontūrai nosaka elektroinstalācijas drošības pakāpi.

Šī iemesla dēļ visas šādas pretestības tiek normalizētas un norādītas no apstiprinātajām tabulām. Šim pašam nolūkam tiek normalizētas nevis pašas izolācijas pretestības, bet gan noplūdes strāvas, kas tām iet cauri testu laikā.

Pakāpju spriegums

Elektriskās instalācijās dažādu iemeslu dēļ var notikt negadījums, kad fāzes potenciāls tieši pieskaras zemējuma cilpai. Ja gaisvadu elektropārvades līnijā dažādu veidu mehānisko slodžu ietekmē pārtrūkst viens no vadītājiem, tad šajā gadījumā rodas līdzīga situācija.

Šajā gadījumā vadītāja saskares punktā ar zemi tiek ģenerēta strāva, kas ap saskares punktu izveido difūzijas zonu - laukumu, uz kura virsmas parādās elektriskais potenciāls. Tā vērtība ir atkarīga no slēgšanas strāvas Ic un konkrētā augsnes stāvokļa r.

Persona, kas atrodas šīs zonas robežās, atrodas Uša pēdas spriedzes ietekmē, kā parādīts attēla kreisajā pusē. Difūzijas zonas laukumu ierobežo kontūra, kur nav potenciāla.

Pakāpju sprieguma vērtību aprēķina pēc formulas: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Tas ņem vērā fāzes spriegumu strāvas sadales punktā — Uz, ko nosaka sprieguma sadalījuma raksturlielumu koeficienti β1 un apavu un kāju pretestību ietekme β2. β1 un β2 vērtības ir publicētas atsauces grāmatās.

Strāvas vērtību caur upura ķermeni aprēķina, izmantojot izteiksmi: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Attēla labajā pusē 2. pozīcijā cietušais saskaras ar vadītāja zemējuma potenciālu. To ietekmē potenciālā starpība starp rokas kontaktpunktu un zemes kontūru, ko izsaka pieskāriena spriegums Upr.

Šajā situācijā strāvu aprēķina, izmantojot izteiksmi: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Izkliedes koeficienta α vērtības var mainīties robežās no 0 ÷ 1 un ņemt vērā raksturlielumus, kas ietekmē Upr.

Izskatāmajā situācijā tiek izdarīti tie paši secinājumi, kā veicot vienfāzes kontaktu ar cietušo elektroinstalācijas normālas darbības laikā.

Ja cilvēks atrodas ārpus pašreizējās izkliedes zonas, viņš atrodas drošajā zonā.