Hoe wordt het risico op letsel voor een persoon beoordeeld door de stroom van een elektrische installatie in elektrische netwerken met verschillende configuraties?

Kennis van de processen die plaatsvinden in elektrische installaties stelt energietechnici in staat om veilig apparatuur te bedienen met elk voltage en type stroom, om reparatiewerkzaamheden en onderhoud aan elektrische systemen uit te voeren.

Om gevallen van een elektrische schok aan een elektrische installatie te voorkomen, moet de informatie in PUE, PTB en PTE — de belangrijkste documenten die zijn opgesteld door de beste specialisten op basis van de analyse van ongevallen waarbij mensen gewond zijn geraakt door gevaarlijke factoren die gepaard gaan met de werking van elektrische energie.

Omstandigheden en redenen voor het blootstellen van een persoon aan elektrische stroom

De veiligheidsrichtsnoeren onderscheiden drie groepen oorzaken die de elektrocutie van werknemers verklaren:

1. opzettelijk, onopzettelijk naderen van onder spanning staande onderdelen op een onveilige afstand of aanraken;

2. ontstaan ​​en ontwikkeling van noodsituaties;

3.schending van de vereisten die zijn gespecificeerd in de handleidingen die de gedragsregels van werknemers in bestaande elektrische installaties voorschrijven.

De beoordeling van het gevaar van letsel voor een persoon bestaat uit het door berekeningen bepalen van de grootte van de stromen die door het lichaam van het slachtoffer gaan. Tegelijkertijd moet er rekening worden gehouden met veel situaties waarin contacten op willekeurige plaatsen op een elektrische installatie kunnen ontstaan. Bovendien varieert de spanning die erop wordt toegepast afhankelijk van vele redenen, waaronder de omstandigheden en werkingsmodi van het elektrische circuit, de energiekarakteristieken.

Voorwaarden voor persoonlijk letsel door elektrische stroom

Om stroom door het lichaam van het slachtoffer te laten stromen, is het noodzakelijk om een ​​elektrisch circuit te creëren door ten minste twee punten van het circuit te verbinden die een potentiaalverschil hebben - spanning. De volgende omstandigheden kunnen optreden bij elektrische apparatuur:

1. Gelijktijdig tweefasig of tweepolig aanraken van verschillende polen (fasen);

2. enkelfasig of enkelpolig contact met het circuitpotentiaal, wanneer een persoon een directe galvanische verbinding heeft met het aardpotentiaal;

3. per ongeluk contact maken met geleidende elementen van de elektrische installatie die als gevolg van het ontstaan ​​van het ongeval onder spanning stonden;

4. vallen onder de werking van de stapspanning, wanneer een potentiaalverschil ontstaat tussen de punten waarop de benen of andere delen van het lichaam zich tegelijkertijd bevinden.

In dit geval kan elektrisch contact van het slachtoffer met het stroomvoerende deel van de elektrische installatie optreden, wat door de PUE wordt beschouwd als aanraken:

1. direct;

2. of indirect.

In het eerste geval ontstaat het door direct contact met een onderdeel onder spanning dat onder spanning staat, en in het tweede geval door het aanraken van niet-geïsoleerde elementen van het circuit wanneer er bij een ongeval een gevaarlijk potentieel doorheen is gegaan.

Om de voorwaarden voor een veilige werking van een elektrische installatie te bepalen en een werkplek voor de werknemers erin voor te bereiden, is het noodzakelijk:

1. de gevallen analyseren van mogelijke creatie van paden voor de doorgang van elektrische stroom door het lichaam van het servicepersoneel;

2. vergelijkt zijn maximaal mogelijke waarde met de huidige minimaal toelaatbare normen;

3. neemt een besluit om maatregelen te nemen om de elektrische veiligheid te waarborgen.

Kenmerken van de analyse van de letselomstandigheden van mensen in elektrische installaties

Om de grootte van de stroom die door het lichaam van het slachtoffer gaat in een netwerk met gelijk- of wisselspanning te schatten, worden de volgende soorten aanduidingen gebruikt voor:

1. weerstanden:

• Rh — in het menselijk lichaam;

• R0 — voor aardingsapparaat;

Ris — isolerende laag ten opzichte van de contouren van de aarde;

2. stromingen:

Ih — door het menselijk lichaam;

Iz — kortsluiting naar de aardlus;

3. spanningen;

Uc — circuits met constante of enkelfasige wisselstromen;

Ul — lineair;

Uf — fase;

Upr — raakt;

Oor - stappen.

In dit geval zijn de volgende typische schema's voor het aansluiten van het slachtoffer op de spanningscircuits in de netwerken mogelijk:

1. gelijkstroom bij:

• eenpolig contact van een draadcontact met een potentiaal geïsoleerd van het aardcircuit;

• unipolair contact van het circuitpotentiaal met een geaarde pool;

• bipolair contact;

2. driefasige netwerken bij;

• enkelfasig contact met een van de potentiaalgeleiders (gegeneraliseerd geval);

• tweefasig contact.

Foutcircuits in DC-circuits

Eenpolig menselijk contact met potentiaal geïsoleerd van de aarde

Onder invloed van de spanning Uc gaat een stroom Ih door de verdubbelde isolatieweerstand van het medium door het achtereenvolgens gecreëerde circuit van de potentiaal van de onderste geleider, het lichaam van het slachtoffer (arm-been) en de aardlus.

Enkelpolig menselijk contact met aardpoolpotentiaal

In dit circuit wordt de situatie verergerd door een potentiaalgeleider met een weerstand R0 op het aardcircuit aan te sluiten, bijna nul en veel lager dan die van het lichaam van het slachtoffer en de isolerende laag van de externe omgeving.

De sterkte van de benodigde stroom is ongeveer gelijk aan de verhouding van de netspanning tot de weerstand van het menselijk lichaam.

Bipolair menselijk contact met netwerkpotentialen

Netspanning wordt rechtstreeks op het lichaam van het slachtoffer aangelegd en de stroom door zijn lichaam wordt alleen beperkt door zijn eigen verwaarloosbare weerstand.

Algemene foutpatronen in driefasige wisselstroomcircuits

Menselijk contact tot stand brengen tussen fasepotentiaal en aarde

In principe is er een weerstand tussen elke fase van het circuit en wordt een aardpotentiaal en capaciteit gecreëerd. De nul van de wikkelingen van de spanningsbron heeft een gegeneraliseerde weerstand Zn, waarvan de waarde varieert in verschillende aardingssystemen van het circuit.

De formules voor het berekenen van de geleidbaarheid van elk circuit en de totale waarde van de stroom Ih door de fasespanning Uf worden in de afbeelding weergegeven door de formules.

Vorming van menselijk contact tussen twee fasen

De grootste waarde en het grootste gevaar is de stroom die door het circuit gaat, gecreëerd tussen de directe contacten van het lichaam van het slachtoffer met de fasegeleiders. In dit geval kan een deel van de stroom langs het pad door de grond en de isolatieweerstand van het medium gaan.

Kenmerken van bifasische aanraking

In gelijkstroom- en driefasige wisselstroomcircuits is het maken van contacten tussen twee verschillende potentialen het gevaarlijkst. Met dit schema valt een persoon onder de invloed van de grootste stress.

In een circuit met een constante voedingsspanning wordt de stroom door het slachtoffer berekend met de formule Ih = Uc / Rh.

In een driefasig AC-netwerk wordt deze waarde berekend volgens de verhouding Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Aangezien de gemiddelde elektrische weerstand van het menselijk lichaam 1 kilohm is, berekenen we de stroom die in het netwerk optreedt bij een constante en wisselspanning van 220 volt.

In het eerste geval wordt het: Ih = 220/1000 = 0,22A. Deze waarde van 220 mA is voldoende voor het slachtoffer om een ​​krampachtige spiercontractie te ondergaan wanneer hij, zonder hulp, niet langer in staat is zichzelf te bevrijden van de effecten van een toevallige aanraking - de houdstroom.

In het tweede geval Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Bij deze waarde van 380 mA bestaat levensgevaar.

We letten er ook op dat in een driefasig netwerk met wisselspanning de positie van de nulleider (deze kan geïsoleerd zijn van de aarde of omgekeerd aangesloten kortsluiting) zeer weinig invloed heeft op de waarde van de stroom Ih. Het hoofdaandeel gaat niet door het aardcircuit, maar tussen de fasepotentialen.

Als een persoon beschermende uitrusting heeft aangebracht die zijn betrouwbare isolatie van de contouren van de aarde garandeert, dan zullen ze in een dergelijke situatie nutteloos zijn en niet helpen.

Kenmerken van een enkelfasige kraan

Een driefasig netwerk met een stevig geaarde nulleider

Het slachtoffer raakt een van de fasedraden aan en valt onder het potentiaalverschil tussen deze en het aardingscircuit. Dergelijke gevallen komen het vaakst voor.

Hoewel de fase-naar-aarde spanning 1.732 keer lager is dan de netspanning, blijft zo'n geval gevaarlijk. De toestand van het slachtoffer kan verslechteren:

• neutrale modus en de verbindingskwaliteit;

• elektrische weerstand van de diëlektrische laag van de geleiders ten opzichte van het aardpotentiaal;

• type schoenen en hun diëlektrische eigenschappen;

• bodemweerstand op de plaats van het slachtoffer;

• andere gerelateerde factoren.

De waarde van de stroom Ih kan in dit geval worden bepaald uit de verhouding:

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

Bedenk dat de weerstanden van het menselijk lichaam Rh, de schoenen Rb, de vloer Rp en de grond op neutraal R0 in ohm worden genomen.

Hoe kleiner de noemer, hoe sterker de stroom. Als een werknemer bijvoorbeeld geleidende schoenen draagt, zijn voeten nat zijn of zijn voeten zijn bekleed met metalen spijkers, en hij staat ook op een metalen vloer of natte grond, dan kunnen we ervan uitgaan dat Rb = Rp = 0. Dit garandeert de worst case voor het leven van het slachtoffer.

Ih = Omhoog / (Rh + R0).

Bij een fasespanning van 220 volt krijgen we Ih = 220/1000 = 0,22 A. Ofwel een dodelijke stroom van 220 mA.

Laten we nu de optie berekenen wanneer de werknemer beschermende uitrusting gebruikt: diëlektrische schoenen (Rp = 45 kOhm) en isolerende basis (Rp = 100 kOhm).

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

Het behaalde een veilige stroomwaarde van 1,5 mA.

Driefasig netwerk met geïsoleerde nulleider

Er is geen directe galvanische verbinding van de nulleider van de stroombron met het aardpotentiaal. De fasespanning wordt toegepast op de weerstand van de isolatielaag Rot, die een zeer hoge waarde heeft, die tijdens bedrijf wordt gecontroleerd en constant in goede staat wordt gehouden.

De stroomketen door het menselijk lichaam hangt af van deze waarde in elk van de fasen.Als we rekening houden met alle lagen van de huidige weerstand, kan de waarde ervan worden berekend met de formule: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

In het slechtste geval, wanneer voorwaarden worden gecreëerd voor maximale geleidbaarheid door de schoenen en de vloer, zal de uitdrukking de volgende vorm aannemen: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Beschouwen we een 220 volt net met een isolatielaag van 90 kΩ, dan krijgen we: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Zo'n stroom van 7 mA voelt prettig aan, maar kan geen een dodelijk letsel.

Merk op dat we in dit voorbeeld opzettelijk de weerstand tegen vuil en schoenen hebben weggelaten. Als we ze in aanmerking nemen, zal de stroom afnemen tot een veilige waarde, in de orde van grootte van 0,0012 A of 1,2 mA.

Conclusies:

1. In systemen met een geïsoleerde neutrale modus is het gemakkelijker om de veiligheid van werknemers te waarborgen. Dit hangt rechtstreeks af van de kwaliteit van de diëlektrische laag van de draden;

2. Onder dezelfde omstandigheden is het aanraken van het potentiaal van één fase een circuit met een geaarde nulleider gevaarlijker dan een geïsoleerd circuit.

Noodmodus van een enkelfasig contact in een driefasig netwerk met een geaarde nulleider

Laten we eens kijken naar het geval van het aanraken van de metalen behuizing van een elektrisch apparaat, als de isolatie van de diëlektrische laag bij de fasepotentiaal daarin wordt verbroken. Wanneer een persoon dit lichaam aanraakt, zal er stroom door zijn lichaam naar aarde vloeien en vervolgens door de nulleider naar een spanningsbron.

Het equivalente circuit wordt getoond in de onderstaande afbeelding. De weerstand Rn is eigendom van de belasting die door het apparaat wordt gecreëerd.

De isolatieweerstand Rot beperkt samen met R0 en Rh de contactstroom tussen fasen. Het wordt uitgedrukt door de verhouding: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

In dit geval proberen ze in de regel, zelfs in de ontwerpfase, bij het kiezen van materialen voor het geval dat R0 = 0, te voldoen aan de voorwaarde: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

De waarde van Ihg wordt de drempel van onmerkbare stroom genoemd, waarvan een persoon de waarde niet zal voelen.

We concluderen: de weerstand van de diëlektrische laag van alle onder spanning staande delen tegen de bodemcontour bepaalt de mate van veiligheid van de elektrische installatie.

Om deze reden worden al dergelijke weerstanden genormaliseerd en gerapporteerd vanuit de goedgekeurde tabellen. Voor hetzelfde doel worden niet de isolatieweerstanden zelf genormaliseerd, maar de lekstromen die er tijdens de tests doorheen gaan.

Stap spanning

In elektrische installaties kan om verschillende redenen een ongeval optreden wanneer het fasepotentiaal rechtstreeks de aardlus raakt. Als op een bovengrondse hoogspanningslijn een van de geleiders breekt onder invloed van verschillende soorten mechanische belastingen, dan doet zich in dit geval een vergelijkbare situatie voor.

In dit geval wordt een stroom gegenereerd op het contactpunt van de geleider met de grond, waardoor een diffusiezone rond het contactpunt ontstaat - een gebied op het oppervlak waarvan een elektrische potentiaal verschijnt. De waarde is afhankelijk van de sluitstroom Ic en de specifieke bodemgesteldheid r.

Een persoon die binnen de grenzen van deze zone valt, valt onder de invloed van de spanning van de Ush-voet, zoals weergegeven in de linkerhelft van de afbeelding. Het gebied van de diffusiezone wordt begrensd door de contour waar geen potentiaal is.

De stapspanningswaarde wordt berekend met de formule: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Het houdt rekening met de fasespanning op het punt van stroomverdeling - Uz, die wordt bepaald door de coëfficiënten van de spanningsverdelingskarakteristieken β1 en de invloed van de weerstanden van schoenen en benen β2. De waarden van β1 en β2 zijn gepubliceerd in naslagwerken.

De waarde van de stroom door het lichaam van het slachtoffer wordt berekend met de uitdrukking: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Aan de rechterkant van de figuur, in positie 2, maakt het slachtoffer contact met het aardpotentiaal van de geleider. Het wordt beïnvloed door het potentiaalverschil tussen het handcontactpunt en de grondcontour, wat wordt uitgedrukt door de aanraakspanning Upr.

In deze situatie wordt de stroom berekend met de uitdrukking: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

De waarden van de dispersiecoëfficiënt α kunnen variëren binnen 0 ÷ 1 en houden rekening met de kenmerken die van invloed zijn op Upr.

In de onderhavige situatie gelden dezelfde conclusies als bij het maken van eenfasig contact met het slachtoffer tijdens de normale werking van de elektrische installatie.

Als een persoon zich buiten de huidige verspreidingszone bevindt, bevindt hij zich in een veilige zone.