Kuidas hinnatakse erineva konfiguratsiooniga elektrivõrkudes elektripaigaldise voolutugevuse järgi inimese vigastusohtu?

Elektripaigaldistes toimuvate protsesside tundmine võimaldab energeetikutel ohutult käitada mis tahes pinge ja voolutüübiga seadmeid, teostada elektrisüsteemide remondi- ja hooldustöid.

Et vältida elektripaigaldise elektrilöögi juhtumeid, tuleb juhendis sisalduvat teavet PUE, PTB ja PTE — parimate spetsialistide koostatud peamised dokumendid, mis põhinevad elektrienergia talitlusega kaasnevate ohtlike tegurite tõttu viga saanud inimestega toimunud õnnetuste analüüsil.

Inimese elektrivooluga kokkupuute asjaolud ja põhjused

Ohutusjuhised eristavad kolme põhjuste rühma, mis selgitavad töötajate elektrilööke:

1. tahtlik, tahtmatu lähenemine pingestatud osadele, mille pinge on ohutust madalamal kaugusel, või nende puudutamine;

2. eriolukordade tekkimine ja areng;

3.olemasolevate elektripaigaldiste töötajate käitumisreegleid ettekirjutavates juhendites sätestatud nõuete rikkumine.

Inimese vigastuse ohu hindamine seisneb ohvri keha läbivate voolude suuruste arvutustes määramises. Samas tuleb arvestada paljude olukordadega, kui elektripaigaldisel võib juhuslikes kohtades tekkida kontakte. Lisaks sellele varieerub neile rakendatav pinge sõltuvalt paljudest põhjustest, sealhulgas elektriahela tingimustest ja töörežiimidest, selle energiaomadustest.

Inimeste elektrivoolust põhjustatud vigastuste tingimused

Selleks, et vool läbiks kannatanu keha, on vaja luua elektriahel, ühendades vähemalt kaks ahela punkti, millel on potentsiaalide erinevus - pinge. Elektriseadmetega võivad ilmneda järgmised tingimused:

1. Erinevate pooluste (faaside) samaaegne kahefaasiline või kahepooluseline puudutamine;

2. ühefaasiline või ühepooluseline kontakt vooluahela potentsiaaliga, kui inimesel on maanduspotentsiaaliga otsene galvaaniline ühendus;

3. juhuslikult kontakti loomine elektripaigaldise juhtivate elementidega, mis olid avarii arengu tagajärjel pinge all;

4. langemine astmepinge mõju alla, kui tekib potentsiaalide erinevus punktide vahel, millel samaaegselt asuvad jalad või muud kehaosad.

Sel juhul võib kannatanu elektriline kokkupuude elektripaigaldise voolu kandva osaga, mida PUE peab puudutavaks:

1. otse;

2. või kaudselt.

Esimesel juhul tekib see otsesel kokkupuutel pinge all ühendatud pinge all oleva osaga ja teisel juhul, puudutades vooluringi isoleerimata elemente, kui õnnetuse korral on neid ohtlik potentsiaal läbinud.

Elektripaigaldise ohutu käitamise tingimuste kindlaksmääramiseks ja selles töötavatele töötajatele töökoha ettevalmistamiseks on vaja:

1. analüüsida teeninduspersonali keha kaudu elektrivoolu läbimiseks vajalike radade loomise juhtumeid;

2. võrdleb selle maksimaalset võimalikku väärtust kehtivate minimaalsete lubatud normidega;

3. teeb otsuse elektriohutust tagavate meetmete rakendamise kohta.

Elektripaigaldistes inimeste vigastuste tingimuste analüüsi tunnused

Ohvri keha läbiva voolu suuruse hindamiseks alalis- või vahelduvpingega võrgus kasutatakse järgmist tüüpi tähistusi:

1. takistused:

• Rh — inimkehas;

• R0 — maandusseadme jaoks;

Ris — isoleeriv kiht maapinna kontuuri suhtes;

2. voolud:

Ih — inimkeha kaudu;

Iz — lühis maandusahelaga;

3. pinged;

Uc — konstantse või ühefaasilise vahelduvvooluga ahelad;

Ul — lineaarne;

Uf — faas;

Upr — puudutab;

Kõrv - sammud.

Sel juhul on võimalikud järgmised tüüpilised skeemid ohvri ühendamiseks võrkude pingeahelatega:

1. alalisvool:

• maandusahelast eraldatud potentsiaaliga juhtmekontakti ühepooluseline kontakt;

• vooluahela potentsiaali unipolaarne kontakt maandatud poolusega;

• bipolaarne kontakt;

2. kolmefaasilised võrgud juures;

• ühefaasiline kontakt ühe potentsiaalse juhiga (üldine juhtum);

• kahefaasiline kontakt.

Rikkeahelad alalisvooluahelates

Ühepooluseline inimkontakt maast eraldatud potentsiaaliga

Pinge Uc mõjul läbib keskkonna kahekordistunud isolatsioonitakistust vool Ih läbi alumise juhi, ohvri keha (käsi-jala) ja maandusahela potentsiaali järjestikku loodud ahela.

Ühepooluseline inimkontakt maanduspooluse potentsiaaliga

Selles vooluringis raskendab olukorda maandusahelaga ühendamine potentsiaalse juhi takistusega R0, mis on nullilähedane ja palju madalam kui kannatanu kehal ja väliskeskkonna isolatsioonikihil.

Nõutava voolu tugevus on ligikaudu võrdne võrgupinge ja inimkeha takistuse suhtega.

Bipolaarne inimkontakt võrgupotentsiaalidega

Võrgupinge suunatakse otse kannatanu kehale ja tema keha läbivat voolu piirab vaid tema enda tühine takistus.

Üldised rikkemustrid kolmefaasilistes vahelduvvooluahelates

Inimkontakti loomine faasipotentsiaali ja maa vahel

Põhimõtteliselt on ahela iga faasi vahel takistus ja tekib maanduspotentsiaal ja mahtuvus. Pingeallika mähiste null on üldistatud takistusega Zn, mille väärtus on ahela erinevates maandussüsteemides erinev.

Valemid iga ahela juhtivuse ja faasipinget Uf läbiva voolu Ih koguväärtuse arvutamiseks on toodud pildil valemitega.

Inimkontakti moodustumine kahe faasi vahel

Suurim väärtus ja oht on vooluahelat läbiv vool, mis tekib kannatanu keha otsekontaktide vahel faasijuhtmetega. Sel juhul võib osa voolust läbida maapinda ja keskkonna isolatsioonitakistust.

Kahefaasilise puudutuse tunnused

Alalis- ja kolmefaasilistes vahelduvvooluahelates on kontaktide loomine kahe erineva potentsiaali vahel kõige ohtlikum. Selle skeemi abil langeb inimene suurima stressi mõju alla.

Pideva pingega vooluringis arvutatakse ohvrit läbiv vool valemiga Ih = Uc / Rh.

Kolmefaasilises vahelduvvooluvõrgus arvutatakse see väärtus suhte Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh järgi.

Arvestades, et inimkeha keskmine elektritakistus on 1 kilohm, arvutame voolu, mis tekib võrgus konstantse ja vahelduvpingega 220 volti.

Esimesel juhul on see: Ih = 220/1000 = 0,22A. See väärtus 220 mA on piisav selleks, et ohver kannataks krampliku lihaskontraktsiooni all, kui ta ei suuda enam ilma abita vabaneda juhusliku puudutuse – hoidevoolu – tagajärgedest.

Teisel juhul Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Selle väärtuse 380 mA juures on surmav vigastusoht.

Pöörame tähelepanu ka asjaolule, et kolmefaasilises vahelduvpingega võrgus mõjutab nulli asend (seda saab maast isoleerida või tagurpidi ühendatud lühis) voolu Ih väärtust väga vähe mõjutada. Selle põhiosa ei läbi maandusahelat, vaid faasipotentsiaalide vahel.

Kui inimene on kasutanud kaitsevahendeid, mis tagavad tema usaldusväärse isolatsiooni maa kontuurist, siis sellises olukorras on need kasutud ega aita.

Ühefaasilise kraani omadused

Kolmefaasiline võrk tugevalt maandatud nulliga

Ohver puudutab ühte faasijuhtmetest ja langeb selle ja maandusahela vahelise potentsiaalse erinevuse alla. Selliseid juhtumeid esineb kõige sagedamini.

Kuigi faasi-maa pinge on 1,732 korda väiksem kui võrgupinge, jääb selline juhtum ohtlikuks. Ohvri seisund võib halveneda:

• neutraalrežiim ja selle ühenduse kvaliteet;

• juhtide dielektrilise kihi elektritakistus maanduspotentsiaali suhtes;

• kingade tüüp ja nende dielektrilised omadused;

• mullakindlus kannatanu kohas;

• muud seotud tegurid.

Voolu Ih väärtuse saab sel juhul määrata suhtega:

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

Tuletame meelde, et inimkeha Rh, jalanõude Rb, põranda Rp ja maapinna takistused neutraalsel R0 on võetud oomides.

Mida väiksem on nimetaja, seda tugevam on vool. Kui töötaja kannab näiteks elektrit juhtivaid jalanõusid, jalad on märjad või jalad on vooderdatud metallnaeltega ning ta on ka metallpõrandal või märjal pinnasel, siis võib eeldada, et Rb = Rp = 0. See tagab halvim juhtum ohvri eluks.

Ih = Uph / (Rh + R0).

220-voldise faasipingega saame Ih = 220/1000 = 0,22 A. Või surmava voolu 220 mA.

Nüüd arvutame välja võimaluse, kui töötaja kasutab kaitsevahendeid: dielektrilised kingad (Rp = 45 kOhm) ja isolatsioonialus (Rp = 100 kOhm).

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

See sai ohutu voolu väärtuse 1,5 mA.

Kolmefaasiline võrk isoleeritud neutraaliga

Vooluallika neutraali otsest galvaanilist ühendust maanduspotentsiaaliga ei ole. Faasipinge rakendatakse isolatsioonikihi Rot takistusele, millel on väga kõrge väärtus, mida juhitakse töö ajal ja mida hoitakse pidevalt heas seisukorras.

Inimkeha läbiva voolu ahel sõltub sellest väärtusest igas faasis.Kui võtta arvesse kõiki voolutakistuse kihte, saab selle väärtuse arvutada valemiga: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

Halvimal juhul, kui luuakse tingimused maksimaalse juhtivuse saavutamiseks läbi jalanõude ja põranda, on avaldis järgmine: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Kui arvestada 220-voldist võrku, mille kihiline isolatsioon on 90 kΩ, saame: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Selline 7 mA vool on hea tunne, kuid see ei saa põhjustada surmav vigastus.

Pange tähele, et oleme selles näites tahtlikult välja jätnud mulla- ja jalatsikindluse. Kui me neid arvesse võtame, väheneb vool ohutu väärtuseni, suurusjärgus 0,0012 A või 1,2 mA.

Järeldused:

1. Eraldatud neutraalrežiimiga süsteemides on töötajate ohutust lihtsam tagada. See sõltub otseselt juhtmete dielektrilise kihi kvaliteedist;

2. Samadel asjaoludel, puudutades ühe faasi potentsiaali, on maandatud nulliga ahel ohtlikum kui isoleeritud.

Ühefaasilise kontakti avariirežiim kolmefaasilises võrgus koos maandatud nulliga

Vaatleme elektriseadme metallkorpuse puudutamise juhtumit, kui selle sees on faasipotentsiaali dielektrilise kihi isolatsioon katki. Kui inimene seda keha puudutab, liigub vool läbi tema keha maapinnale ja seejärel läbi nulli pingeallikasse.

Samaväärne ahel on näidatud alloleval pildil. Takistus Rn kuulub seadme tekitatud koormusele.

Isolatsioonitakistus Rot koos R0 ja Rh-ga piirab faasidevahelist kontaktvoolu. Seda väljendatakse suhtega: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Sel juhul püüavad nad reeglina isegi projekteerimisetapis materjale valides juhul, kui R0 = 0, järgida tingimust: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Ihg väärtust nimetatakse hoomamatu voolu läveks, mille väärtust inimene ei tunne.

Järeldame: kõigi pingestatud osade dielektrilise kihi takistus maapinna kontuurile määrab elektripaigaldise ohutusastme.

Sel põhjusel on kõik sellised takistused normaliseeritud ja esitatud heakskiidetud tabelitest. Samal eesmärgil ei normaliseerita isolatsioonitakistusi endid, vaid lekkevoolusid, mis neid katsete ajal läbivad.

Astmepinge

Elektripaigaldistes võib erinevatel põhjustel juhtuda õnnetus, kui faasipotentsiaal puudutab otse maandusahelat. Kui õhuliinil puruneb üks juhtidest erinevat tüüpi mehaaniliste koormuste mõjul, siis sel juhul tekib sarnane olukord.

Sel juhul tekib juhi kokkupuutepunktis maapinnaga vool, mis tekitab kokkupuutepunkti ümber difusioonitsooni – ala, mille pinnale tekib elektripotentsiaal. Selle väärtus sõltub sulgemisvoolust Ic ja pinnase konkreetsest seisundist r.

Inimene, kes jääb selle tsooni piiridesse, langeb Ushi jala pinge mõju alla, nagu on näidatud pildi vasakpoolsel poolel. Difusioonitsooni pindala on piiratud kontuuriga, kus potentsiaali pole.

Astmepinge väärtus arvutatakse valemiga: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

See võtab arvesse faasipinget voolu jaotuspunktis — Uz, mis määratakse pinge jaotuskarakteristikute koefitsientidega β1 ning kingade ja jalgade takistuste mõjuga β2. β1 ja β2 väärtused on avaldatud teatmeteostes.

Ohvri keha läbiva voolu väärtus arvutatakse avaldise abil: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Joonise paremal küljel, asendis 2, võtab ohver kontakti juhi maanduspotentsiaaliga. Seda mõjutab potentsiaalide erinevus käe kontaktpunkti ja maapinna kontuuri vahel, mida väljendab puutepinge Upr.

Sellises olukorras arvutatakse vool avaldise abil: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Dispersioonikoefitsiendi α väärtused võivad varieeruda vahemikus 0 ÷ 1 ja võtta arvesse omadusi, mis mõjutavad Upr.

Vaadeldavas olukorras kehtivad samad järeldused, mis elektripaigaldise normaalse töö käigus kannatanuga ühefaasilise kontakti loomisel.

Kui inimene on väljaspool praegust levikutsooni, on ta ohutus tsoonis.