Оценка опасности прикосновения к однофазной двухпроводной, изолированной от земли сети

Введение

Развитие техники сопровождается непрерывным повышением уровня потребления электрической энергии и совершенствованием применяемого оборудования. Электрическая энергия значительно облегчает и совершенствует труд человека и в то же время является источником потенциальной опасности, которая может привести к тяжёлым последствиям.

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие.

Многообразие действия электрического тока приводят к различным электротравмам, которые сводятся к двум видам:

- местные электротравмы, при которых возникает местное (локальное) повреждение организма;

- общие электротравмы (электрический удар), когда из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем поражается весь организм (или создаётся угроза поражению).

Электробезопасность – это системам организационных, технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Организационные мероприятия включают в себя обучение персонала способам и правилам защиты от поражающего действия электрического тока. Так как не обученный человек, в случае попадания его под действие электрического тока, оказывается, как правило, в более тяжёлых условиях, чем опытный электротехник. Это связано с тем, что квалифицированный работник сможет правильно оценить степень возникшей опасности и применить рациональные приёмы освобождения себя от действия электрического тока.

Требования к техническим мерам защиты регламентируются нормативными документами:

- правилами устройства электроустановок (ПУЭ);

- комплексов стандартов ГОСТ Р 50571 (МЭК – 364).

Контрольная работа по дисциплине "Электробезопасность" включает в себя решение задач и ответы на теоретические вопросы. При выполнении контрольной работы студент должен подробно ответить на три теоретических вопроса и решить 5 задач. Номер варианта для решения задач устанавливается по последней цифре зачётной книжке студента, а варианты теоретических вопросов приведены в таблице 1.1.

При выполнении контрольной работы ответы на вопросы излагаются в реферативной форме, приводятся пояснительные чертежи, расчётные формулы, схемы и тому подобное. Обязательно указывается ссылка на использованную литературу.

В начале работы записывается номер варианта, затем вопрос и, далее, ответ на него. В конце работы приводится список использованной литературы, ставиться подпись и дата выполнения работы.

Работу разрешается выполнять с использованием средств вычислительной техники. Рекомендуемый размер шрифта 14.

1. Задания к контрольной работе

1.1 Теоретические вопросы

1. Порядок осмотра и оперативного обслуживания электроустановок.

2. Порядок и условия производства работ в действующих электроустановках.

3. Ответственные за безопасность проведения работ, их права и обязанности.

4. Порядок организации работ по наряду. Работы по одному наряду на нескольких рабочих местах, присоединениях, подстанциях.

5. Организация работ по распоряжению.

6. Состав бригады. Подготовка рабочего места и первичный допуск бригады к работе по наряду и распоряжению.

7. Надзор при проведении работ, изменения в составе бригады. Оформление перерывов в работе и повторный допуск к работе.

8. Окончание работы, сдача – приёмка рабочего места. Закрытие наряда, распоряжения.

9. Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со снятием напряжения. Отключения. Проверка отсутствия напряжения.

10 Группы по электробезопасности электротехнического персонала и условия их присвоения. Удостоверение о проверке знаний норм и правил работы в электроустановках.

11. Местные электротравмы. Характеристика местных электрических травм (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия).

12. Электрический удар. Характеристика электрических ударов. Прекращение сердечной деятельности, прекращение дыхания, электрический шок.

13. Характер воздействия на человека токов различного значения. Характеристика ощутимого тока, неотпускающего тока, фибрилляционного тока.

14. Влияние пути тока на исход поражения электрическим током. 15. Влияние частоты и рода тока на исход поражения

электрическим током.

16. Критерии безопасности электрического тока. Напряжение прикосновения.

17. Условия окружающей среды, влияющие на исход поражения человека электрическим током (атмосферные условия, углекислый газ, электрическое поле, магнитное поле).

18. Освобождение человека от действия электрического тока. Определение состояния пострадавшего. Оказание первой медицинской помощи.

19. Электромагнитные поля и излучения. Воздействие электромагнитных полей и электростатического поля на человека.

20. Способы защиты от электромагнитных полей и излучений.

21. Системы заземления электрических сетей. Электрическая цепь с системой заземления TN, TT, IT.

22. Классификация помещений и территорий по электробезопасности.

23. Маркировка и условное обозначение характеристик электротехнических устройств (электроустановок).

24. Основные требования к применению защиты персонала от поражения электрическим током. Характеристика электрического разделения сетей, изолирующих площадок, малого напряжения, двойной изоляции и выравнивания потенциалов.

25. Основные требования к применению защиты персонала от поражения электрическим током. Требования к ограждениям и барьерам. Оптимизация защиты в распределительных сетях.

26. Требования к устройству и применению заземлителей.

27. Требования к устройству и применению заземляющих и защитных проводников.

28. Заземление и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации.

29. Электроустановки и их части, подлежащие защитному заземлению и защитному занулению.

30. Виды заземляющих устройств и требования, предъявляемые к ним.

Таблица 1.1 – Варианты заданий

Последняя цифра в зачётной книжке студента
Номер вопроса	1,11, 21	2,12, 22	3,13 23	4,14 24	5,15 25	6,16 26	7,17 27	8,18 28	9,19 29	10,20 30

Задачи

Оценка опасности прикосновения к однофазной двухпроводной, изолированной от земли сети

Рассмотрим одну из простейших сетей – однофазную однопроводную, изолированную от земли, у которой ёмкость проводов относительно земли можно принять равной нулю. Такой может быть, например воздушная сеть до 1000 В небольшой протяжённости.

Необходимо оценить опасность прикосновения человека к одному из проводов этой сети, то есть определить напряжение прикосновения Uпр, под которым окажется человек и ток Ih, проходящий через человека.

При нормальном режиме работы сети напряжение прикосновения (рисунок 1.2.1, а) можно рассчитать по формуле 1.2.1:

Рисунок – 1.2.1 Прикосновение человека к проводу однофазной двухпроводной сети.

а – при нормальном режиме работы сети; б – при аварийном режиме; 1,2 – номера проводов.

, (1.2.1)

где, Uпр – напряжение прикосновения, В;

U – напряжение сети, В;

Rh – электрическое сопротивление тела человека, Ом;

r – сопротивление изоляции линии относительно земли, Ом.

Формула (1.2.1) справедлива, если считать, что r1 = r2 = r (рисунок 1.2.1, а). Если r1 ≠ r2, то Uпр рассчитывается по формуле 1.2.2:

, (1.2.2)

Ток, проходящий через тело человека, рассчитывается по формуле 1.2.3:

, (1.2.3)

где, Ih – ток, проходящий через тело человека, А;

r1, r2 – сопротивление изоляции линии относительно земли, Ом.

Пример 1.2.1. Человек прикоснулся к проводу однофазной двухпроводной линии, изолированной от земли (рисунок 1.2.1, а).

Дано Rh = 1000 Ом; r1 = r2 = r . Определить Uпрпри r = 10 кОм, U = 220 В, f = 50 Гц. Сделать выводы.

Решение. По (1.2.1) находим:

В.

По таблице 1.2.1 находим, что наибольшее допустимое значение напряжения прикосновения составляет 2 В.

Вывод: Расчётное значение Uпрпревышает допустимое. Необходимо увеличить сопротивление изоляции r.

Таблица 1.2.1 – Наибольшие допустимые напряжения прикосновения Uпр и поражающие токи Iч при нормальном режиме работы ЭУ

Род и частота тока	Наибольшие допустимые значения
Uпр, В	Iч, мА
Переменный ток 50 Гц Переменный ток 400 Гц Постоянный ток	2 3 8	0,3 0,4 1,0

Примечание. Настоящие нормы установлены исходя из реакции ощущения и соответствуют продолжительности воздействия тока на человека не более 10 мин. в сутки.

Пример 1.2.2. Определить Ih при прикосновении человека к проводу 1 (рисунок 1.2.1, а).

Дано Rh= 1000 Ом, r1 = 40 кОм, r2 = 10 кОм,U= 220 В, f = 50 Гц. Сделать выводы.

Решение. По 1.2.3 находим:

мА

Вывод: Расчетное значение превышает допустимое. Необходимо увеличить сопротивление изоляции проводов относительно земли.

При аварийном режиме, когда один из проводов сети, например 2, замкнут на землю через сопротивление rзм (рисунок 1.2.1, б), напряжение прикосновения и ток через человека, прикоснувшегося к исправному проводу, определяются полученными выражениями (1.2.2) и (1.2.3), в которых r2 должно быть заменено на rэ – эквивалентное сопротивление параллельно включённых сопротивлений r2 и rзм. Эквивалентное сопротивление рассчитывается по формуле :

, (1.2.4)

Так как rзмобычно мало по сравнению с r1 , r2 и Rh, то rзм может быть принято равным нулю, тогда Uпр≈ U, а Ih≈ U/ Rh.

Пример 1.2.3. Определить Uпрпри прикосновении человека к проводу согласно (рисунок 1.2.1, б). Данные сети приведены в примере 1.2.1. Сопротивление замыкание провода на землю rзм= 25 Ом. Сделать выводы.

Решение: При r1 = r2 = 10 кОм

Ом.

Uпр из выражения (1.2.2):

В

Вывод: При замыкании провода на землю, человек, прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению линии независимо от сопротивления изоляции проводов. При аварийном режиме защитная роль изоляции проводов практически полностью утрачена. Опасность поражения человека током значительно выше, чем в случае прикосновения к тому же проводу сети в период её нормальной работы.

Задание 1: Рассчитать Uпр, Ihпри нормальной работе сети и Uпр при аварийной работе сети.

Исходные данные таблица 1.2.2

Таблица 1.2.2 – Исходные данные для оценки опасности прикосновения к однофазной двухпроводной, изолированной от земли сети

Последняя цифра в зачётной книжке студента
f, Гц
U, В
Rh, кОм
r, кОм
r1, кОм
r2, кОм
rзм, Ом