Analyse der elektrischen Sicherheitsbedingungen

Die Analyse der elektrischen Sicherheitsbedingungen besteht darin, die Größe des Stroms durch den menschlichen Körper (I h) für einen bestimmten Fall zu bestimmen.

Vergleicht man die durch Berechnung erhaltenen Werte des Stroms durch den menschlichen Körper mit dem Wert des bedingt sicheren Stroms (10 mA), wird eine Schlussfolgerung über die Gefahr dieses Falls gezogen. Wenn die Größe des Stroms durch den menschlichen Körper die Größe des bedingt sicheren Stroms übersteigt, wird der Fall als gefährlich angesehen. Wenn nicht, ist es nicht gefährlich. Da eine Person in den meisten Fällen ein Netzwerk mit bis zu 1000 V verwendet und diese Netzwerke in der Regel eine kurze Länge haben, kann die Kapazität der Phasendrähte gegenüber Erde vernachlässigt werden, vorausgesetzt, der Isolationswiderstand der Drähte (R out ) relativ zur Erde ist rein aktiv.

Sie können die Strommenge durch den menschlichen Körper wie folgt bestimmen:

Ich h \u003d U pr / R h

Die Komplexität der Berechnung liegt darin, die Berührungsspannung (U pr ) zu finden. Um diesen Wert zu finden, greifen sie auf folgende Technik zurück: Sie bestimmen den Weg des Stroms durch den menschlichen Körper, von dem aus sie die Spannungsquelle und den Widerstand finden, durch die der Strom fließt.

Am charakteristischsten sind zwei Verbindungsschemata: zwischen zwei Drähten und zwischen einem Draht und Erde.

Auf Netzwerke angewendet Wechselstrom Die erste Schaltung wird normalerweise als Zweiphasenschaltung und die zweite als Einphasenschaltung bezeichnet.

9.1.1. Zweiphasiges Schalten

Das zweiphasige Schalten ist in der Regel gefährlicher, da die höchste Spannung in diesem Netzwerk an den menschlichen Körper angelegt wird - linear, und daher fließt ein großer Strom durch den menschlichen Körper (Abbildung 9.1.).

Abbildung 9.1. Zweiphasige Aufnahme einer Person in das Netzwerk.

wo, ich h - Strom durch den menschlichen Körper

U pr - Berührungsspannung

Für Netz 380/220

Strom gefährlich für Menschenleben

9.1.2. Einphasiger Schalter.

Einphasiges Schalten kommt viel häufiger vor, ist aber weniger gefährlich, weil. die Spannung, unter der sich eine Person befindet, überschreitet nicht die Phasenspannung. Darüber hinaus wird der Wert des Stroms durch den menschlichen Körper auch durch den neutralen Modus der Stromquelle, den Widerstand der Isolierung der Drähte gegenüber dem Boden, den Widerstand des Bodens, auf dem die Person steht, den Widerstand beeinflusst der Schuhe der Person und andere Faktoren.

9.1.2.1. einphasiges Netz.

Abbildung 9.3. Schaltschema

Abbildung 9.4. gleichartiger Schaltkreis

Der Strom durch den menschlichen Körper kann gefunden werden als:

Aus dem Ausdruck können wir schließen:

1. Je größer der Isolationswiderstand gegen Erde, desto geringer ist die Gefahr einer einphasigen Berührung des Leiters

2. Eine Person, die einen Draht mit hohem Isolationswiderstand berührt, ist gefährlicher, weil. Die Berührungsspannung wird größer sein.

9.1 1.2. Dreiphasen-Dreileiternetz mit isoliertem Neutralleiter:

Betrachten Sie zwei Netzwerkmodi:

a) Normalbetrieb (Isolationswiderstand hat einen großen (normalisierten) Wert.

Abbildung 9.5. Einphasiger Anschluss an ein 3-Phasen-Netz

mit isoliertem Neutralleiter

Wenn die Isolationswiderstände gleich sind, R aus 1 = R aus 2 = R aus 3, wird die Stromstärke durch den menschlichen Körper durch den Ausdruck bestimmt

In solchen Netzwerken hängt die Gefahr für eine Person, die den Draht berührt, im Normalzustand des Netzwerks vom Isolationswiderstand ab. Je größer es ist, desto weniger Gefahr. Daher ist es sehr wichtig, in solchen Netzen einen hohen Isolationswiderstand sicherzustellen und seinen Zustand zu überwachen, um Fehler rechtzeitig zu erkennen und zu beseitigen.

Laut PES sollte der Isolationswiderstand von Kabeln gegenüber Erde in Installationen bis 1000 V nicht weniger als 500 k betragen.

b) Im Notbetrieb - der Kurzschluss einer der Phasen gegen Erde durch einen kleinen Schaltungswiderstand - R zm. (Abbildung 9.6.)

Abbildung 9.6 Netzwerk-Notfallmodus

Üblicherweise liegt R zm im Bereich von 50 bis 200 Ohm.

Der Strom durch den menschlichen Körper fließt wie im Normalmodus auch durch den Isolationswiderstand der Drähte relativ zur Erde, aber sein Wert ist viel geringer als der Strom, der durch einen kleinen Schaltungswiderstand fließt. Daher kann die Größe des durch den Isolationswiderstand fließenden Stroms vernachlässigt werden und es kann davon ausgegangen werden, dass der Strom nur durch den Schaltungswiderstand und den menschlichen Körper fließt.

Es ist sehr gefährlich.

9.1.2.3. Dreiphasen-Dreileiternetz mit starr geerdetem Sternpunkt:

Geerdet ist der Neutralleiter eines Transformators oder Generators, der direkt oder über einen geringen Widerstand (z. B. ein Stromwandler) mit einer Erdungsvorrichtung verbunden ist.

a) Normalbetrieb

Abbildung 9.7.

Der neutrale Erdungswiderstand R® ist abhängig von der maximalen Netzspannung normiert.

Bei U l \u003d 660 V, R o \u003d 2 Ohm, bei U l \u003d 380 V, R o \u003d 4 Ohm, bei U l \u003d 220 V, R o \u003d 8 Ohm

Der durch den menschlichen Körper fließende Strom und der Isolationswiderstand der Drähte können vernachlässigt werden, verglichen mit dem durch den menschlichen Körper fließenden Strom und dem niedrigen Erdungswiderstand. Der Wert dieses Stroms wird aus dem Ausdruck bestimmt:

Aus dem Ausdruck ist ersichtlich, dass in einem Netz mit fest geerdetem Neutralleiter während des normalen Betriebs des Netzes das Berühren eines der Drähte gefährlicher ist als das Berühren des Leiters eines normal arbeitenden Netzes mit isoliertem Neutralleiter.

b) Im Notbetrieb - wenn eine der Phasen des Netzwerks durch einen kleinen Widerstand R zm gegen Erde geschlossen ist (Abbildung 9.8.).

Abbildung 9.8.

Wenn wir diesen Fall analysieren, können wir die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:

2. Wenn wir R ungefähr gleich 0 nehmen, steht die Person unter Phasenspannung.

Unter realen Bedingungen sind R zm und R o immer größer als Null, daher fällt eine Person, die den Draht im Notfallmodus des Netzwerks berührt, unter eine Spannung, die kleiner als linear, aber größer als Phase ist.

II . ELEKTRISCHE SICHERHEIT

3. Analyse der elektrischen Sicherheit verschiedener elektrische Netze

Ergebnis eines elektrischen Schlags für eine Person, bestimmt durch den Strom, der durch den menschlichen Körper fließt ich h und Berührungsspannung Äh , hängt maßgeblich von der Art des Netzes ab, das die Stromverbraucher versorgt, und von seinen Parametern, darunter:

• Netzspannung und -frequenz;
• netzneutraler Modus;
• Schemata zum Einschließen einer Person in einen Stromkreis;
• Isolationswiderstand der Phasendrähte des Netzwerks gegenüber Erde;
• Kapazität der Phasendrähte des Netzwerks relativ zur Erde;
• Netzwerkmodus.

Typische Schemata zum Einschließen einer Person in einen Stromkreis

Es gibt verschiedene „Schemata“, um eine Person in eine Elektrik einzubeziehen Stromkreis(typische „Einschaltdiagramme“ sind in Abbildung 3.5 am Beispiel des IT-Netzes dargestellt):

Reis. 3.5. Typische Schemata zum Einschließen einer Person in einen Stromkreis

zweiphasiger Kontakt (direkt) - gleichzeitiger Kontakt mit zwei Phasenleitern einer in Betrieb befindlichen elektrischen Anlage (Pos. 1 in Abb. 3.5.);

einphasiger Kontakt (direkt) - Kontakt mit dem Leiter einer Phase einer vorhandenen elektrischen Installation (Pos. 2 in Abb. 3.5.);

indirekter Kontakt mit offenen leitfähigen Teilen, die infolge einer Beschädigung der Isolierung unter Spannung stehen (Berühren des Gehäuses des Stromverbrauchers mit beschädigter Isolierung) (Pos. 3 in Abb. 3.5.).

Bei der Analyse der elektrischen Sicherheit verschiedener Netze werden in der Regel die ersten beiden Situationen berücksichtigt.Bei zweiphasige Berührung Der Strom durch den menschlichen Körper und die Berührungsspannung werden durch die Formeln bestimmt:

(3.1.)

U - Effektivwert der Phasenspannung des Netzes;G h - Leitfähigkeit des menschlichen Körpers.

Aus den Ausdrücken (3.1.) und (

3.2. ) folgt dem mit zweiphasig eine Person zu berühren, geht unter Leitungsspannung Netzwerke unabhängig von der Art des Netzes, Neutralmodus, Netzbetriebsart, Leitfähigkeit der PhasendrähteY L1 , Y L2 , Y L3relativ zum Boden. Ein solches Schema zum Einschließen einer Person in einen Stromkreis ist eine große Gefahr.

Fälle von zweiphasigem Kontakt sind relativ selten und sind normalerweise das Ergebnis von Arbeiten unter Spannung in elektrischen Anlagen bis 1 kV, was einen Verstoß gegen die Regeln und Anweisungen für die Ausführung von Arbeiten darstellt.

Reis. 3.6. Verallgemeinertes Schema zur Analyse von Drehstromnetzen

(3.3)

(3.4)

YL1, YL2, YL3, Y STIFT , Y 0 -Gesamtleitfähigkeiten von Phase uSTIFT- Drähte in Bezug auf Erde und neutrale Erde in komplexer Form:

Die Aufnahme einer Person in das Stromnetz kann einphasig und zweiphasig erfolgen. Einphasiges Schalten ist eine Verbindung einer Person zwischen einer der Phasen des Netzwerks und der Erde. Die Stärke des Schlagstroms hängt in diesem Fall vom Modus des neutralen Netzwerks, dem Widerstand einer Person, Schuhen, Boden, Phasenisolierung gegenüber Erde ab. Einphasiges Schalten tritt viel häufiger auf und verursacht häufig elektrische Verletzungen in Netzen mit beliebiger Spannung. Beim Zweiphasenschalten berührt eine Person zwei Phasen des Stromnetzes. Beim zweiphasigen Einschalten wird der durch den Körper fließende Strom ( Schlagstrom), hängt nur von der Netzspannung und dem Widerstand des menschlichen Körpers ab und nicht vom neutralen Modus des Netztransformators. Elektrische Netze werden in einphasige und dreiphasige unterteilt. Das einphasige Netz kann von Erde isoliert sein oder einen Erdleiter haben. Auf Abb. 1 abgebildet Möglichkeiten Anschließen einer Person an einphasige Netze.

Berührt also eine Person eine der Phasen eines dreiphasigen Vierleiternetzes mit tot geerdetem Sternpunkt, so steht sie praktisch unter Phasenspannung (R3 ≤ RC) und dem Strom, der eine Person im Normalbetrieb durchfließt Das Netzwerk ändert sich praktisch nicht mit einer Änderung des Isolationswiderstands und der Kapazitätsdrähte zur Erde.

Die Wirkung von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper

Der durch den Körper fließende elektrische Strom hat eine thermische, elektrolytische und biologische Wirkung.

thermische Wirkungäußert sich in Verbrennungen der Haut oder innerer Organe.

Während der elektrolytischen Wirkung kommt es aufgrund des Stromdurchgangs zu einer Zersetzung (Elektrolyse) von Blut und anderen organischen Flüssigkeiten, begleitet von der Zerstörung von Erythrozyten und Stoffwechselstörungen.

Die biologische Wirkung drückt sich in Reizung und Erregung lebender Körpergewebe aus, die von spontanen krampfartigen Kontraktionen der Muskeln, einschließlich Herz und Lunge, begleitet werden.

Es gibt zwei Hauptarten von Stromschlägen:

§ Stromschlag,

§ Elektroschocks.

Elektroschocks lässt sich grob in vier Ebenen einteilen:

1. krampfartige Muskelkontraktionen ohne Bewusstlosigkeit;

2. mit Bewusstlosigkeit, aber unter Erhalt der Atmung und Herzfunktion;

3. Bewusstlosigkeit und eingeschränkte Herztätigkeit oder Atmung (oder beides);

4. klinischer Tod, d.h. Mangel an Atmung und Kreislauf.

Der klinische Tod ist eine Übergangszeit zwischen Leben und Tod und beginnt in dem Moment, in dem die Aktivität von Herz und Lunge aufhört. Eine Person, die sich im Zustand des klinischen Todes befindet, zeigt keine Lebenszeichen: Sie hat keine Atmung, keinen Herzschlag, keine Reaktion auf Schmerzen; Die Pupillen der Augen sind erweitert und reagieren nicht auf Licht. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass der Körper in diesem Fall immer noch wiederbelebt werden kann, wenn ihm rechtzeitig und richtig geholfen wird. Die Dauer des klinischen Todes kann 5-8 Minuten betragen. Wird nicht rechtzeitig Hilfe geleistet, tritt der biologische (wahre) Tod ein.

Das Ergebnis eines Stromschlags für eine Person hängt von vielen Faktoren ab. Die wichtigsten davon sind die Stärke und Dauer des Stroms, die Art und Frequenz des Stroms und die individuellen Eigenschaften des Körpers.

Bestimmung des Stromausbreitungswiderstandes von Einzelerdern und Verfahren zur Berechnung der Schutzerdschleife für einen ortsfesten technologische Ausstattung(GOST 12.1.030-81. SSBT. Schutzerdung, Erdung)

Implementierung von Erdungsvorrichtungen. Es gibt künstliche Erdungselektroden, die ausschließlich für Erdungszwecke bestimmt sind, und natürliche leitfähige Teile von Drittanbietern, die direkt oder über ein leitfähiges Zwischenmedium, das für Erdungszwecke verwendet wird, in elektrischem Kontakt mit der Erde stehen.

Für künstliche Erdungselektroden werden üblicherweise vertikale und horizontale Elektroden verwendet.

Als natürliche Erdungsleiter können verwendet werden: im Erdreich verlegte Wasser- und andere Metallrohre (mit Ausnahme von Rohrleitungen für brennbare Flüssigkeiten, brennbare oder explosive Gase); Mantelrohre artesischer Brunnen, Brunnen, Gruben usw.; Metall- und Stahlbetonkonstruktionen von Gebäuden und Konstruktionen, die mit dem Boden verbunden sind; Bleimäntel von im Boden verlegten Kabeln; Spundbohlen von Wasserbauwerken usw.

Die Berechnung der Schutzerdung zielt darauf ab, die wichtigsten Erdungsparameter zu bestimmen - Anzahl, Abmessungen und Platzierungsreihenfolge einzelner Erdungsleiter und Erdungsleiter, bei denen die Berührungs- und Schrittspannungen während des Phasenschlusses zum geerdeten Gehäuse die zulässigen Werte nicht überschreiten .

Zur Berechnung der Erdung werden folgende Angaben benötigt:

1) Merkmale der Elektroinstallation - Art der Installation, Arten der Hauptausrüstung, Betriebsspannungen, Methoden zur Erdung der Neutralleiter von Transformatoren und Generatoren usw.;

2) Elektroinstallationsplan mit Angabe der Hauptabmessungen und Platzierung der Ausrüstung;

3) die Formen und Größen der Elektroden, aus denen das geplante Gruppenerdungselektrodensystem gebaut werden soll, sowie die geschätzte Tiefe ihres Eintauchens in den Boden;

4) Messdaten des spezifischen Bodenwiderstands in dem Bereich, in dem das Erdungselektrodensystem gebaut werden soll, und Informationen über die Wetter-(Klima-)Bedingungen, unter denen diese Messungen durchgeführt wurden, sowie die Eigenschaften der Klimazone. Wenn angenommen wird, dass die Erde zweischichtig ist, sind Messungen des spezifischen Widerstands beider Erdschichten und der Dicke der oberen Schicht erforderlich;

5) Daten zu natürlichen Erdungsleitern: Welche Strukturen können für diesen Zweck verwendet werden und der Widerstand gegen ihre Stromausbreitung, erhalten durch direkte Messung. Wenn es aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, den Widerstand eines natürlichen Erdungsleiters zu messen, müssen Informationen bereitgestellt werden, um diesen Widerstand durch Berechnung zu bestimmen;

6) Bemessungserdschlussstrom. Wenn der Strom unbekannt ist, wird er nach den üblichen Methoden berechnet;

7) berechnete Werte zulässige Spannungen Berührung (und Schritt) und die Dauer des Schutzes, wenn die Berechnung auf der Spannung der Berührung (und Schritt) basiert.

Die Berechnung der Erdung wird normalerweise für Fälle durchgeführt, in denen der Erder in einem homogenen Boden platziert wird. In den letzten Jahren entwickelt und begann sich zu bewerben ingenieurwissenschaftliche Methoden Berechnung von Erdungsleitern in mehrschichtigem Boden.

Bei der Berechnung von Erdungsleitern in homogenem Boden wird der Widerstand der oberen Erdschicht (Schicht jahreszeitlicher Änderungen) aufgrund von Gefrieren oder Austrocknen des Bodens berücksichtigt. Die Berechnung erfolgt nach einer Methode, die auf der Nutzung von Erdungsleitfähigkeits-Nutzungsfaktoren basiert und daher als Nutzungsfaktor-Methode bezeichnet wird. Es wird sowohl mit einfachen als auch mit komplexen Konstruktionen von Gruppenerdern durchgeführt.

Bei der Berechnung von Erdungsleitern in einer mehrschichtigen Erde wird normalerweise ein zweischichtiges Erdmodell mit den spezifischen Widerständen der oberen und unteren Schicht r1 bzw. r2 und der Dicke (Leistung) der oberen Schicht h1 genommen. Die Berechnung erfolgt nach einer Methode, die auf der Berücksichtigung der an den Elektroden, die Teil der Gruppenerdungselektrode sind, induzierten Potentiale basiert und daher als Methode der induzierten Potentiale bezeichnet wird. Aufwendiger ist die Berechnung von Erdungsleitern in mehrschichtiger Erde. Es liefert jedoch genauere Ergebnisse. Es ist ratsam, es für komplexe Konstruktionen von Gruppenerdungen zu verwenden, die normalerweise in elektrischen Installationen mit einem effektiv geerdeten Sternpunkt stattfinden, d. h. in Installationen mit einer Spannung von 110 kV und mehr.

Bei der Berechnung einer Erdungsvorrichtung in irgendeiner Weise muss der erforderliche Widerstand dafür bestimmt werden.

Die Ermittlung des erforderlichen Widerstandes der Erdungseinrichtung erfolgt gemäß PUE.

Bei Installationen mit einer Spannung von bis zu 1 kV muss der Widerstand der Erdungsvorrichtung, die für die Schutzerdung freiliegender leitfähiger Teile in einem IT-System verwendet wird, die folgende Bedingung erfüllen:

wobei Rz der Widerstand des Erdungsgeräts ist, Ohm; Upr.adm - Berührungsspannung, deren Wert mit 50 V angenommen wird; Iz ist der Gesamterdschlussstrom A.

In der Regel ist es nicht erforderlich, den Widerstandswert der Erdungseinrichtung kleiner als 4 Ohm anzunehmen. Ein Erdungswiderstand von bis zu 10 Ohm ist zulässig, wenn die oben genannte Bedingung erfüllt ist und die Leistung der Transformatoren und Generatoren, die das Netz versorgen, 100 kVA nicht überschreitet, einschließlich der Gesamtleistung der parallel betriebenen Transformatoren und (oder) Generatoren.

Bei Installationen mit Spannungen über 1 kV über 1 kV muss der Widerstand der Erdungsvorrichtung entsprechen:

0,5 Ohm bei effektiv geerdetem Neutralleiter (d. h. bei hohen Erdschlussströmen);

250 / Iz, jedoch nicht mehr als 10 Ohm bei isoliertem Neutralleiter (d. h. bei niedrigen Erdschlussströmen) und vorausgesetzt, dass der Erdungsschalter nur für elektrische Anlagen mit Spannungen über 1000 V verwendet wird.

In diesen Ausdrücken ist Iz der Bemessungserdschlussstrom.

Während des Betriebs kann eine Erhöhung des Widerstands gegen die Ausbreitung des Stroms des Erdungsleiters über den berechneten Wert hinaus auftreten, daher ist es notwendig, den Wert des Widerstands des Erdungsleiters regelmäßig zu überwachen.

Masseschleife

Die Masseschleife ist klassischerweise eine Gruppe vertikaler Elektroden geringer Tiefe, die durch einen horizontalen Leiter verbunden sind und in der Nähe des Objekts in einem relativ geringen gegenseitigen Abstand voneinander montiert sind.

Als Erdungselektroden in einem solchen Erdungsgerät wurde traditionell ein 3 Meter langer Stahlwinkel oder eine Bewehrung verwendet, die mit einem Vorschlaghammer in den Boden getrieben wurden.

Als Verbindungsleitung wurde ein 4x40 mm Stahlband verwendet, das in einem zuvor vorbereiteten Graben in einer Tiefe von 0,5–0,7 Metern verlegt wurde. Der Leiter wurde durch Elektro- oder Gasschweißen mit den montierten Erdungselektroden verbunden.

Um Platz zu sparen, wird die Erdschleife normalerweise entlang der Wände (entlang des Umfangs) um das Gebäude herum „gefaltet“. Betrachtet man diesen Erder von oben, kann man sagen, dass die Elektroden entlang der Gebäudekontur angebracht sind (daher der Name).

Die Erdschleife ist also eine Erdelektrode, die aus mehreren Elektroden (einer Gruppe von Elektroden) besteht, die miteinander verbunden und entlang ihrer Kontur um das Gebäude herum angebracht sind.

Analyse der Stromschlaggefahr in verschiedenen Netzen

Die Besiegung einer Person durch elektrischen Strom ist nur bei direktem Kontakt mit den Punkten der elektrischen Anlage möglich, zwischen denen Spannung anliegt, oder mit einem Punkt, dessen Potential vom Erdpotential abweicht. Die Analyse der Gefahr einer solchen Berührung, die anhand des Werts des durch die Person fließenden Stroms oder der Berührungsspannung geschätzt wird, hängt von einer Reihe von Faktoren ab: dem Schema zum Anschließen einer Person an das Stromnetz, ihrer Spannung, der Neutralmodus, die Isolierung stromführender Teile, deren kapazitiver Anteil usw.

Bei der Untersuchung der Ursachen von Stromschlägen muss zwischen direktem Kontakt mit spannungsführenden Teilen elektrischer Anlagen und indirektem Kontakt unterschieden werden. Das erste tritt in der Regel bei groben Verstößen gegen die Regeln für den Betrieb elektrischer Anlagen (PTE und PTB) auf, das zweite - infolge von Notfallsituationen, beispielsweise bei einem Isolationsdurchbruch.

Schemata zum Einschließen einer Person in einen Stromkreis können unterschiedlich sein. Am gebräuchlichsten sind jedoch zwei: zwischen zwei verschiedenen Drähten - eine zweiphasige Verbindung und zwischen einem Draht oder dem Körper einer elektrischen Anlage, von der eine Phase unterbrochen ist, und der Erde - eine einphasige Verbindung.

Statistiken zeigen, dass die meisten elektrischen Verletzungen beim einphasigen Schalten auftreten, und die meisten davon in Netzen mit einer Spannung von 380/220 V. Zweiphasiges Schalten ist gefährlicher, da in diesem Fall eine Person unter linearer Spannung steht , während der durch eine Person fließende Strom (in A)

wo Ul - lineare Spannung, d.h. Spannung zwischen Phasendrähten, V; Uph - Phasenspannung, d.h. Spannung zwischen Anfang und Ende einer Wicklung (oder zwischen Phase und Neutralleiter), BEI.

Wie aus Abb. 8.1, hängt die Gefahr des zweiphasigen Schaltens nicht vom neutralen Modus ab. Neutral ist der Verbindungspunkt der Wicklungen eines Transformators oder Generators, der nicht mit einem Erdungsgerät verbunden ist oder über Geräte mit hohem Widerstand (ein Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter) oder direkt mit einem Erdungsgerät verbunden ist - ein Netzwerk mit ein fest geerdeter Neutralleiter.

Bei einer zweiphasigen Verbindung nimmt der durch den menschlichen Körper fließende Strom nicht ab, wenn die Person mit dielektrischen Galoschen, Stiefeln, Teppichen und Fußböden vom Boden isoliert ist.

Bei einer einphasigen Aufnahme einer Person in das Netz wird die Stromstärke maßgeblich durch den neutralen Modus bestimmt. Für den betrachteten Fall ist der durch eine Person fließende Strom (in A)

, (8.3)

wobei w die Frequenz ist; C - Phasenkapazität relativ zur Erde

Reis. 8.1. Einbeziehung einer Person in ein Drehstromnetz mit isoliertem Neutralleiter:
a - zweiphasiger Einschluss; b - einphasiger Einschluss; Ra, Rt, Rc - elektrischer Widerstand der Phasenisolation gegenüber Erde. Ohm; Ca, Cb, Cs - Kapazität der Drähte gegenüber Erde, F, Ia, Ib, IC-Ströme, die durch den Phasenisolationswiderstand zur Erde fließen (Leckströme)

Zur Vereinfachung der Formel wird angenommen, dass Ra = Rb = Rc = Riz und Ca = Cb = Cc = C.

Unter Produktionsbedingungen verändert sich die Isolation von Phasen aus dielektrischen Materialien mit endlichem Wert bei Alterung, Feuchtigkeit, Staubbedeckung für jede Phase unterschiedlich. Daher muss die Berechnung der sicheren Bedingungen, die sehr kompliziert ist, unter Berücksichtigung der tatsächlichen Werte des Widerstands R und der Kapazitäten C für jede Phase durchgeführt werden. Wenn die Kapazität der Phasen relativ zum Boden klein ist, d. H. Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d 0 (z. B. in Luftnetzen geringer Länge), dann

Ich \u003d Oben / (Rch + Riz / 3), (8.4)

Wenn die Kapazität groß ist (Ca = Cb = Cc ist ungleich 0) und Riz groß ist (zum Beispiel in Kabelleitungen), dann wird die Stärke des durch den menschlichen Körper fließenden Stroms nur durch die kapazitive Komponente bestimmt:

, (8.5)

wo Xc \u003d 1 / wС - Kapazität, Ohm.

Aus den obigen Ausdrücken ist ersichtlich, dass in Netzen mit isoliertem Neutralleiter die Gefahr eines elektrischen Schlags für eine Person umso geringer ist, je niedriger die kapazitive und je höher die aktive Komponente der Phasendrähte relativ zur Erde ist. Daher ist es in solchen Netzwerken sehr wichtig, Riz ständig zu überwachen, um Schäden zu erkennen und zu beseitigen.

Reis. 8.2. Einbeziehung einer Person in ein Drehstromnetz mit isoliertem Neutralleiter im Notbetrieb. Erläuterungen im Text

Wenn die kapazitive Komponente groß ist, bietet der hohe Phasenisolationswiderstand nicht den erforderlichen Schutz.

Im Notfall (Abb. 8.2), wenn eine der Phasen gegen Erde kurzgeschlossen ist, ist der durch die Person fließende Strom gleich (in A)

Wenn wir akzeptieren, dass Rzm = 0 oder Rzm<< Rч (что бывает в реальных аварийных условиях), то, исходя из приведенного выражения, человек окажется под линейным напряжением, т. е. попадет под двухфазное включение. Однако чаще всего R3M не равно 0, поэтому человек будет находиться под напряжением, меньшим Uл, но большим Uф, при условии, что Rиз/3 >> Rzm.

Auch ein Erdschluss verändert die Spannung der stromführenden Teile der Elektroinstallation gegenüber Erde und geerdeten Bauwerken erheblich. Ein Erdschluss geht immer mit einer Stromausbreitung im Erdreich einher, was wiederum zu einer neuen Art von Personenschaden führt, nämlich Berührungs- und Schrittspannung. Ein solches Schließen kann zufällig oder beabsichtigt sein. Im letzteren Fall wird der mit der Erde in Kontakt stehende Leiter als Masseelektrode oder Elektrode bezeichnet.

In dem Volumen der Erde, in dem der Strom fließt, entsteht das sogenannte ""Feld (Zone) der Stromausbreitung". Theoretisch reicht sie bis ins Unendliche, aber unter realen Bedingungen sind bereits in 20 m Entfernung von der Erdungselektrode Ausbreitungsstromdichte und -potential praktisch gleich Null.

Die Art der Potentialausbreitungskurve hängt wesentlich von der Form der Masseelektrode ab. Für eine einzelne halbkugelförmige Masseelektrode ändert sich also das Potential auf der Erdoberfläche gemäß dem hyperbolischen Gesetz (Abb. 8.3).

Reis. 8.3. Potenzialverteilung auf der Erdoberfläche um einen Halbkugelerder (f - Änderung des Potenzials des Erders auf der Erdoberfläche; fz - maximales Potenzial des Erders bei Erdschlussstrom I3; r - Radius des Erders)

Reis. 8.4. Berührungsspannung mit einer einzelnen Erdungselektrode (f3 - Gesamtbodenwiderstand gegen Stromausbreitung von der Erdungselektrode):
1 - Potentialkurve; 2 - Kurve, die die Änderung von Upr als Abstand von der Masseelektrode kennzeichnet; 3 - Phasenaufschlüsselung am Körper

Abhängig vom Aufenthaltsort einer Person in der Ausbreitungszone und ihrem Kontakt mit der elektrischen Anlage b, deren Körper geerdet und unter Spannung steht, kann eine Person unter Spannung stehen Berühren Sie Upr(Abb. 8.4), definiert als die Potentialdifferenz zwischen dem Punkt der Elektroinstallation, den die Person f3 berührt, und dem Punkt des Bodens, auf dem sie steht - Phosn (in V)

Upr \u003d f3 - Phosn \u003d f3 (1 - Phosn / f3), (8.7)

wobei der Ausdruck (1 - phosn/f3) = a1 der Kontaktspannungskoeffizient ist, der die Form der Potentialkurve charakterisiert.

Von Abb. 8.4 ist ersichtlich, dass die Berührungsspannung maximal ist, wenn eine Person 20 m oder mehr von der Erdungselektrode entfernt ist (elektrische Installation c) und numerisch gleich dem Potential der Erdungselektrode Upr \u003d f3 ist, während a1 \ u003d I. Steht eine Person direkt über dem Erder (Elektroinstallation a), dann ist Unp = 0 und a1 = 0. Dies ist der sicherste Fall.

Der Ausdruck (8.7) ermöglicht es uns, Unp zu berechnen, ohne zusätzliche Widerstände im Mensch-Boden-Kreis zu berücksichtigen, d. h. ohne Berücksichtigung des Widerstands von Schuhen, des Widerstands der Stützfläche der Beine und des Widerstands des Bodens. All dies wird durch den Koeffizienten a2 berücksichtigt, daher ist der Wert der Kontaktspannung unter realen Bedingungen noch geringer.

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§ 3. Stromschlaggefahr für eine Person.

Schema einer einphasigen Einbeziehung einer Person in ein Drehstromnetz mit geerdetem Neutralleiter.

Ein Stromschlag tritt auf, wenn ein Stromkreis durch den menschlichen Körper geschlossen wird. Dies geschieht, wenn eine Person mindestens zwei Punkte des Stromkreises berührt, zwischen denen eine gewisse Spannung anliegt. Die Einbeziehung einer Person in den Stromkreis kann nach mehreren Schemata erfolgen: zwischen dem Draht und der Erde, genannt einphasige Einbeziehung; zwischen zwei Drähten - Zweiphasenschaltung. Diese Schemata sind am typischsten für dreiphasige Wechselstromnetze. Es ist auch möglich, gleichzeitig zwischen zwei Drähten und Erde zu verbinden; zwischen zwei Punkten der Erde mit unterschiedlichem Potential usw.

Einphasige Aufnahme einer Person in das Netzwerk ist der direkte Kontakt einer Person mit Teilen einer elektrischen Anlage oder Ausrüstung, die normalerweise oder versehentlich unter Spannung stehen. In diesem Fall ist der Grad der Schadensgefahr unterschiedlich, je nachdem, ob das Stromnetz einen geerdeten oder isolierten Neutralleiter hat, sowie abhängig von der Qualität der Isolierung der Netzwerkdrähte, ihrer Länge, Funktionsweise und einer Anzahl anderer Parameter.

Bei einem einphasigen Anschluss an ein Netz mit geerdetem Neutralleiter fällt eine Person unter eine Phasenspannung, die 1,73-mal kleiner als die lineare ist, und wird einem Strom ausgesetzt, dessen Wert durch den Wert des bestimmt wird Phasenspannung der Installation und dem Widerstand des menschlichen Körpers (Abb. 69). Eine zusätzliche Schutzwirkung wird durch die Isolierung des Bodens, auf dem die Person steht, und der Schuhe erzielt.

Reis. 69. Schema einer einphasigen Einbeziehung einer Person in ein Drehstromnetz mit geerdetem Neutralleiter

Also in einem Vierdraht dreiphasiges Netz Bei einem geerdeten Neutralleiter umfasst der durch eine Person fließende Stromkreis den Widerstand seines Körpers sowie den Widerstand des Bodens, der Schuhe und der Erdung des Neutralleiters der Stromquelle (Transformator usw.). In diesem Fall die Größe des Stroms

wo U l - lineare Spannung, V; R t ist der Widerstand des menschlichen Körpers, Ohm; R p - Widerstand des Bodens, auf dem sich die Person befindet, Ohm; R ungefähr - der Widerstand der Schuhe einer Person, Ohm; R 0 - neutraler Erdungswiderstand, Ohm.

Betrachten Sie als Beispiel zwei Fälle der einphasigen Einbeziehung einer Person in ein dreiphasiges vieradriges Stromnetz mit einem geerdeten Neutralleiter bei U l \u003d 380 V.

Fall mit widrigen Bedingungen. Eine Person, die eine Phase berührt hat, befindet sich auf feuchtem Boden oder einem leitfähigen (Metall-)Boden, ihre Schuhe sind feucht oder haben Metallnägel. Dementsprechend akzeptieren wir Widerstand: der menschliche Körper R t \u003d 1000 Ohm, Boden oder Boden R p \u003d 0; Schuhe R ungefähr \u003d 0.

Der neutrale Erdungswiderstand R 0 = 4 Ohm wird wegen seines unbedeutenden Wertes nicht berücksichtigt. Ein Strom fließt durch den menschlichen Körper

lebensbedrohlich sein.

Günstiger Fall. Eine Person befindet sich auf einem trockenen Holzboden mit einem Widerstand von R n = 60.000 Ohm und hat trockene, nicht leitende (Gummi-) Schuhe mit einem Widerstand von R vol \u003d 50.000 Ohm an den Füßen. Dann fließt ein Strom durch den menschlichen Körper

was für eine Person langfristig akzeptabel ist.

Außerdem haben trockene Böden und Gummischuhe einen deutlich höheren Widerstand im Vergleich zu den für die Berechnung angenommenen Werten.

Diese Beispiele zeigen sehr wichtig isolierende Eigenschaften des Bodens und der Schuhe, um die Sicherheit von Personen zu gewährleisten, die bei möglichem Kontakt mit elektrischem Strom arbeiten.