Оценка опасности поражения человека в трехфазных электрических сетях
Информация - Безопасность жизнедеятельности
Другие материалы по предмету Безопасность жизнедеятельности
?женным непосредственно к телу человека, и сопротивлением тела человека Rh: Ih = Uh/Rh = Uhп/Rhп, где Uhп - падение напряжения на сопротивлении Rhп (рис. 2). В худшем случае человек дополнительно не защищен, поэтому Rдоп = 0 и Rhп = Rh.
Согласно ГОСТ 12.1.038-82* [2] при расчётах значение Rh следует выбирать в зависимости от допустимого напряжения прикосновения. Для приближённой оценки опасности обычно используют значение Rh = 1 кОм.
При этом различают ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный токи и их пороговые, т.е. наименьшие значения. Ощутимые токи вызывают ощутимые раздражения, неотпускающие приводят к непреодолимым сокращениям мышц руки, фибрилляционные - к беспорядочному сокращению волокон сердечной мышцы (фибрилл), при котором сердце не в состоянии выполнять функции кровяного насоса.
При частоте 50 Гц пороговое значение ощутимого тока - 1 мА, неотпускающего - 10 мА, фибрилляционного - 100 мА.
3. Режимы и эквивалентные преобразования схемы трёхфазной сети
В трехфазной сети различают нормальный режим работы НР и аварийный АР, при котором одна из фаз оказывается замкнутой на землю через небольшое эквивалентное сопротивление замыкания Rзм, составляющее в большинстве случаев десятки и сотни Ом.
Для удобства анализа аварийный режим подразделяют на АР1 и АР2. При АР1 на землю оказывается замкнутой фаза, к которой прикасается человек. При АР2 человек прикасается к исправной фазе сети в момент, когда другая фаза оказывается замкнутой на землю.
На рис. 3 представлена обобщённая эквивалентная схема трёхфазной электрической сети, где переключатель S позволяет анализировать работу сети в режимах НР, АР1 и АР2.
Рис. 3. Обобщённая эквивалентная схема трёхфазной сети
На основе операции электрического расщепления узлов фаз A и B можно перейти к эквивалентной схеме, представленной на рис. 4.
На этой схеме пунктиром выделен эквивалентный двухполюсник ЭДП, включающий элементы, характеризующие вид нейтрали, прикосновение человека и режим работы сети.
Учитывая, что в симметричной трехфазной сети A + B + C = 0 (см. рис. 1,б), схему рис. 4 можно преобразовать в схемы рис. 5.
Рис. 5. Эквивалентное преобразование схемы трёхфазной сети
Приведённая на рис. 5,б схема является обобщенной и используется для определения токов через тело человека при однофазном прикосновении и различных сочетаниях вида нейтрали сети (СИН и СЗН) и режима ее работы (НР, АР1, АР2). При этом в СИН условно принимают R0 , а в СЗН пренебрегают влиянием сопротивлений Z изоляции фаз, так как |Z/3| >> R0.
4. Анализ опасности однофазного прикосновения в СИН
В нормальном режиме работы сети переключатель S схемы рис. 5,б находится в положении НР, и схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,а. Из схемы рис. 6,а следует, что значение тока через тело человека при фазном напряжении U определяется формулой:
(1)
Если | Z/3 | >> Rhn, то (2)
где w = 2p f ; f -частота сети (f = 50 Гц), C и R - емкости и сопротивления изоляции фаз относительно земли.
Рис. 6. Эквивалентные схемы СИН
Если ёмкости изоляции фаз относительно земли малы (C 0), что имеет место в коротких воздушных линиях, то в формуле (2) следует положить C = 0.
Если активные составляющие сопротивления изоляции фаз велики, но существенны ёмкости фаз, что обычно имеет место в длинных кабельных линиях, то, положив R в формуле (2), получим:
h = 3Uw C .
В аварийном режиме АР1 переключатель S на эквивалентной схеме электрической сети (рис. 5,б) находится в положении АР1, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,б. Для данного режима работы электрической сети практически всегда выполняются условия:
- Rhп >> Rзм , поэтому Rhп||Rзм Rзм ;
- Rзм << |Z|.
Выполнение указанных условий позволяет определить величину I:
(3)
В результате ток через тело человека
(4)
В аварийном режиме АР2 переключатель S на эквивалентной схеме электрической сети (рис. 5,б) находится в положении АР2 и схема сети принимает вид, представленный на рис. 6,в. Принимая во внимание, что в практических условиях обычно выполняется условие |Z| >> Rзм , в схеме на рис. 6,в ветвь, содержащую Z/3, можно исключить. Таким образом, величина тока через тело человека определяется формулой:
h UAB /(Rhп + Rзм ) U/Rhп. (5)
5. Анализ опасности однофазного прикосновения в СЗН
Для данного типа электрической сети выполняется условие R0 << |Z|/3 и можно пренебречь влиянием сопротивлений изоляции фаз Z.
В нормальном режиме переключатель S на эквивалентной схеме сети (рис. 5,б) находится в положении НР, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,а.
Рис. 7. Эквивалентные схемы СЗН
Из схемы рис. 7,а следует, что
(6)
В аварийном режиме АР1 переключатель S на схеме рис.5,б находится в положении АР1, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,б. Для данного режима Rhп >> Rзм , поэтому Rhп||Rзм Rзм и I Iзм.
В этом случае
(7)
а ток через тело человека
(8)
В аварийном режиме АР2 переключатель S на эквивалентной схеме сети рис. 5,б находится в положении АР2, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,в, а векторная диаграмма напряжений - на рис. 8.
Для данной схемы hп = A - 0, где hп и 0 - напря?/p>