Основи охорони праці

Як зазначалось вище, величина струму, що проходить через тіло людини при її потраплянні під напругу, найбільшою мірою визначає тяжкість ураження. Для розробки технічних і організаційно-технічних заходів і засобів профілактики електротравм важливо знати, від яких конструктивних особливостей електроустановок, їх робочих параметрів і стану залежить можлива величина струму через людину при потраплянні під напругу. Крім того, важливо, щоб весь електротехнічний персонал, усі працівники, робота яких пов'язана з експлуатацією електроустановок, чітко розуміли, чим обумовлена, що є причиною тієї чи іншої вимоги з електробезпеки. Таке знання, розуміння вимог чинних нормативів з електробезпеки сприятиме дотриманню їх працівниками, і якраз розуміння цих вимог відрізняє працівників п'ятої групи з електробезпеки від четвертої, і є обов'язковою складовою їх професійної підготовки з питань безпеки.

У реальній електричній мережі (повітряній чи кабельній) опір ізоляції проводів відносно землі розподіляється по всій довжині мережі — опорні, підвісні, натяжні ізолятори, ізоляція кабелю. Чим більша протяжність мережі, тим більше ізоляторів, які працюють паралельно, і менший загальний опір ізоляції проводів відносно землі. Необхідний опір ізоляції регламентується чинними нормативами. На практиці ізоляція струмопроводів виконується з реальних діелектриків, питомий опір яких не дорівнює нескінченності. Внаслідок старіння ізоляції, її частого зволоження, забруднення, нагріву, дії агресивного середовища тощо, опір ізоляції знижується. Тому кожна ділянка довжини проводу має опір ізоляції певного значення або провідність, яка відрізняється від нуля, а при роботі реальної мережі мають місце постійні втрати струму (виток струму) через ізоляцію і землю. Таким чином, незважаючи на наявність ізоляції, струмопроводи електромережі електрично зв'язані між собою і землею провідниками (ізоляцію) з великим опором.

Крім того, два провідники, розділені будь-яким діелектриком, у тому числі і проводи електромережі, мають властивість накопичувати вільні електричні заряди однакової величини і різного знака, якщо їх хоч на деякий час під'єднати до джерела електроенергії, тобто створити в розділяючому їх просторі електричне поле. При цьому величина накопичених зарядів пропорційна напрузі між провідниками залежить від геометричних розмірів електродів (проводів — пластин конденсатора) та діелектричної проникності діелектрика, що розділяє електроди.

Відповідно до зазначеного вище, кожна ділянка довжини проводу електромережі, що знаходиться під напругою, крім опору ізоляції, має певну ємність відносно землі.

Тому в разі дотику людини до неізольованої струмовідної частини (проводу тощо) функціонуючої електромережі струм через людину зумовлюється величиною напруги дотику і ємністю зазначеної вище системи, тобто

І„=ІА+ІС,А, (18.2)

де І А ~ складова струму, обумовлена напругою дотику, A; IQ -ємнісна складова струму замикання на землю, А.

Ємнісна складова струму через людину при потраплянні під напругу І с в розгалужених мережах може досягати небезпечних для людини значень. Тому навіть при відключенні мережі від джерела живлення для ремонтно-профілактичних робіт тощо, необхідно заземлити кожен провід переносним заземленням і тільки після цього та після перевірки відсутності напруги допускати персонал до роботи.

Метою даного підрозділу підручника саме і є з'ясування впливу конструктивних особливостей електроустановок, їх робочих параметрів і стану на величину струму через людину при її потраплянні під напругу, тобто на небезпеку ураження людини струмом. Спробуємо з'ясувати ці питання на окремих прикладах.

Трифазна мережа, ізольована від землі

На рис. 18.2, відповідно до зазначеного вище, наведена принципова схема трифазної мережі, ізольованої від землі. На схемі для наглядності опори ізоляції фаз відносно землі показані зосередженими. Мережа підключена до вторинної обмотки трансформатора живлення - Тр.

При доторканні людини до фазного проводу 1 виникає мережа струму замикання на землю. Основні елементи цієї мережі: "фазний провід 1" - "людина паралельно з опором ізоляції цього проводу відносно землі гь" - "земля" - "опори ізоляції проводів 2 і З відносно землі г2 і г3" - фазні проводи 2 і 3 . Як видно з рис. 18.2, до цієї мережі прикладена лінійна напруга (С/л= V3 Ucp), і замикається ця мережа через опори ізоляції фаз відносно землі - г2 і г3.

Оскільки опір людини (Rh) при аналізі небезпеки ураження електричним струмом приймається рівним 103 Ом, а опір ізоляції відповідно до ПУЭ має бути щонайменше 10э Ом (ІкОм на вольт напруги), то величина струму через людину в мережі замикання на землю, що розглядається, визначається практично опорами ізоляції г2 і г3 фаз відносно землі. При пошкодженні г2 і г3 величина струму в мережі замикання на землю, в тому числі і струму через людину, може зрости на 2 порядки, що значно збільшує небезпеку ураження людини електричним струмом. Тому в мережах, ізольованих від землі, з метою попередження подібних ситуацій і відповідно до вимог електробезпеки, обов'язковим є постійний контроль опору ізоляції "на сигнал", а в умовах підвищеної небезпеки електротравм - "на відключення".

Одним із можливих варіантів в ізольованій від землі мережі при доторканні людини до проводу 1 є пробій ізоляції цього проводу і замикання його на землю (стрілка "23" пунктиром на рис. 18.2). У цьому випадку в мережі замикання на землю паралельно людині з'явиться додатковий струмопровід "33", а струм замикання на землю розподілиться між людиною і пробоєм на землю обернено пропорційно їх опорам. Тому доторкання людини до проводу з пошкодженою ізоляцією (з пробоєм на землю) є більш безпечнішим, ніж доторкання до цього проводу за відсутності його замикання на землю. На цьому принципі можлива реалізація методів захисту людини - при її доторканні до струмопровідних частин, останні автоматично засобами захисту замикаються на землю.

Чотирипровідна трифазна мережа з глухозаземленою нейтраллю

Принципова схема трифазної чотирипровідної мережі з глухо-заземленою нейтраллю наведена на рис. 18.3.

У такій мережі нейтраль трансформатора живлення заземлена через r0« Rh - опору людини. При доторканні людини, яка стоїть на землі, до фазного проводу 1 утворюється мережа струму: "провід 1" -"людина" - "земля" - г0- "фаза 1". У цій мережі зазначені елементи з'єднані послідовно, а найбільший опір має елемент "людина" -103 Ом. Опір інших елементів проходженню струму знаходиться в межах 10 Ом. У порівнянні з мережею, ізольованою від землі, у даному випадку, в мережі струму через людину відсутній опір ізоляції, який, згідно з вимогами безпеки, становить щонайменше 10s Ом.

Тому величина струму через людину при її доторканні до неізольо-ваних струмовідних частин (фазного проводу), які знаходяться під напругою, в мережах з глухозаземленою нейтраллю має бути на два порядки більшою, ніж в мережах, ізольованих від землі при нормальному стані ізоляції і близькою до величини струму через людину в мережі, ізольованій від землі, при наявності в ній фаз з пошкодженою ізоляцією, до яких не доторкається людина.

Таким чином, мережі з глухозаземленою нейтраллю при дотику людини до неізольованих струмовідних частин є більш небезпечними щодо тяжкості електротравм, ніж мережі, ізольовані від землі. Незважаючи на це, якраз мережі з глухозаземленою нейтраллю застосовуються на виробництві та в побуті. І тільки в гірничодобувній промисловості і на торфорозробках, відповідно до вимог електробезпеки, обов'язковим є застосування мереж, ізольованих від землі.

Такий підхід до вибору режиму нейтралі електричної мережі обумовлений, в основному такими обставинами:

- в умовах виробничих підприємств, громадських установ, житлового сектора і т. ін. забезпечення необхідного опору ізоляції при застосуванні мереж, ізольованих від землі, пов'язано з певними технічними і економічними проблемами;

- в мережах з глухозаземленою нейтраллю можливо забезпечити більш ефективний захист при пошкодженні ізоляції і переході напруги на неструмовідні частини електроустановок, що більш детально буде розглянуто в 18.10.

Таким чином, згідно з зазначеним вище, до основних чинників, які впливають на тяжкість ураження електричним струмом (на 7/,) при потраплянні людини під напругу, можна віднести:

- величину напруги мережі живлення, В;

- величину напруги дотику ( Uдот і В), під яку потрапляє людина;

- конструктивні особливості мережі живлення — кількість фаз і режим нейтралі;

- величину опору і стан ізоляції — перш за все в мережах живлення, ізольованих від землі;

- протяжність і розгалуженість мережі живлення, які впливають на гіз і ємність відносно землі.

Вплив перерахованих чинників і особливостей виробничого середовища експлуатації електроустановок на небезпеку електротравм враховується при розробці нормативних актів з питань електробезпеки, технічних і організаційних заходів попередження електро-травм та електрозахисних засобів.