Farklı konfigürasyonlara sahip elektrik şebekelerindeki bir elektrik tesisatının akımına göre bir kişinin yaralanma riski nasıl değerlendirilir?

Elektrik tesisatlarında meydana gelen süreçler hakkında bilgi sahibi olmak, güç mühendislerinin ekipmanı her türlü voltaj ve akım türüyle güvenli bir şekilde çalıştırmasına, elektrik sistemlerinin onarım ve bakımını yapmasına olanak tanır.

Bir elektrik tesisatına elektrik çarpması durumlarını önlemek için, bu belgede yer alan bilgiler PUE, PTB ve PTE - elektrik enerjisinin çalışmasına eşlik eden tehlikeli faktörler nedeniyle yaralanan insanlarla kazaların analizine dayanan en iyi uzmanlar tarafından oluşturulan ana belgeler.

Bir kişiyi elektrik akımına maruz bırakmanın koşulları ve nedenleri

Güvenlik kılavuzu belgeleri, işçilerin elektrik çarpmasını açıklayan üç neden grubunu birbirinden ayırır:

1. Güvenli olandan daha yakın bir mesafede gerilim bulunan canlı parçalara kasıtlı, kasıtsız yaklaşma veya onlara dokunma;

2. acil durumların ortaya çıkışı ve gelişimi;

3.mevcut elektrik tesisatlarında çalışanların davranış kurallarını belirleyen kılavuzlarda belirtilen gerekliliklerin ihlali.

Bir kişinin yaralanma tehlikesinin değerlendirilmesi, kurbanın vücudundan geçen akımların büyüklüklerinin hesaplanarak belirlenmesinden oluşur. Aynı zamanda, bir elektrik tesisatında rasgele yerlerde temas oluşabileceği birçok durum dikkate alınmalıdır. Ayrıca bunlara uygulanan voltaj, elektrik devresinin çalışma koşulları ve modları, enerji özellikleri gibi birçok nedene bağlı olarak değişir.

Elektrik akımı nedeniyle kişilerin yaralanma koşulları

Akımın kurbanın vücudundan geçmesi için, devrenin potansiyel farkı olan en az iki noktasını - voltajı - bağlayarak bir elektrik devresi oluşturmak gerekir. Elektrikli ekipmanlarda aşağıdaki koşullar oluşabilir:

1. Farklı kutupların (fazların) eşzamanlı iki fazlı veya iki kutuplu teması;

2. bir kişinin toprak potansiyeli ile doğrudan galvanik bağlantısı olduğunda, devre potansiyeli ile tek fazlı veya tek kutuplu temas;

3. kazanın gelişmesi sonucunda gerilim altında kalan elektrik tesisatının iletken elemanlarına yanlışlıkla temas edilmesi;

4. Bacakların veya vücudun diğer bölümlerinin aynı anda bulunduğu noktalar arasında bir potansiyel farkı oluşturulduğunda, adım voltajının etkisi altına girmek.

Bu durumda, mağdurun elektrik tesisatının akım taşıyan kısmı ile elektrik teması oluşabilir ve bu, PUE tarafından dokunma olarak kabul edilir:

1. doğrudan;

2. veya dolaylı olarak.

İlk durumda, gerilim altında bağlı canlı bir parça ile doğrudan temas yoluyla ve ikinci durumda, bir kaza durumunda içlerinden tehlikeli bir potansiyel geçtiğinde devrenin yalıtılmamış elemanlarına dokunulmasıyla oluşturulur.

Bir elektrik tesisatının güvenli çalışması için koşulları belirlemek ve içinde çalışanlar için bir çalışma alanı hazırlamak için şunlar gereklidir:

1. servis personelinin vücudundan elektrik akımının geçmesi için olası yolların oluşturulması durumlarını analiz etmek;

2. mümkün olan maksimum değerini mevcut minimum izin verilen standartlarla karşılaştırır;

3. Elektrik güvenliğini sağlayacak önlemleri uygulamaya karar verir.

Elektrik tesisatlarında insanların yaralanma durumlarının analizinin özellikleri

DC veya AC voltajı olan bir ağda kurbanın vücudundan geçen akımın büyüklüğünü tahmin etmek için aşağıdaki tanımlama türleri kullanılır:

1. dirençler:

• Rh — insan vücudunda;

• R0 — topraklama cihazı için;

Ris - dünyanın konturuna göre yalıtım tabakası;

2. akımlar:

Ih — insan vücudu aracılığıyla;

Iz — toprak döngüsüne kısa devre;

3. stresler;

Uc - sabit veya tek fazlı alternatif akımlara sahip devreler;

Ul - doğrusal;

Uf — faz;

Upr — dokunur;

Kulak - adımlar.

Bu durumda, kurbanı ağlardaki voltaj devrelerine bağlamak için aşağıdaki tipik şemalar mümkündür:

1. doğru akım:

• toprak devresinden izole edilmiş bir potansiyele sahip bir tel kontağın tek kutuplu kontağı;

• devre potansiyelinin topraklanmış bir kutupla tek kutuplu teması;

• iki kutuplu temas;

2. üç fazlı ağlar;

• potansiyel iletkenlerden biriyle tek fazlı temas (genelleştirilmiş durum);

• iki fazlı kontak

DC devrelerinde arıza devreleri

Topraktan yalıtılmış potansiyele sahip tek kutuplu insan teması

Uc voltajının etkisi altında, bir Ih akımı, alt iletkenin, kurbanın vücudunun (kol-bacak) ve toprak döngüsünün ardışık olarak oluşturulmuş potansiyel devresi aracılığıyla ortamın iki katına çıkan yalıtım direncinden geçer.

Toprak kutbu potansiyeline sahip tek kutuplu insan teması

Bu devrede, sıfıra yakın ve kurbanın vücudundan ve dış ortamın yalıtım katmanından çok daha düşük bir R0 direncine sahip potansiyel bir iletkenin toprak devresine bağlanmasıyla durum daha da kötüleşir.

Gerekli akımın gücü yaklaşık olarak şebeke voltajının insan vücudunun direncine oranına eşittir.

Ağ potansiyelleri ile bipolar insan teması

Şebeke voltajı doğrudan kurbanın vücuduna uygulanır ve vücudundan geçen akım yalnızca kendi ihmal edilebilir direnciyle sınırlıdır.

Üç fazlı alternatif akım devrelerinde genel arıza modelleri

Faz potansiyeli ile toprak arasında insan teması kurulması

Temel olarak devrenin her fazı arasında bir direnç vardır ve bir topraklama potansiyeli ve kapasitans oluşturulur. Gerilim kaynağının sargılarının sıfırı, devrenin farklı topraklama sistemlerinde değeri değişen genelleştirilmiş bir Zn direncine sahiptir.

Her bir devrenin iletkenliğini ve Ih akımının Uf faz voltajı üzerinden toplam değerini hesaplama formülleri, resimde formüllerle gösterilmiştir.

İki faz arasında insan temasının oluşumu

En büyük değer ve tehlike, kurbanın vücudunun faz iletkenleri ile doğrudan temasları arasında oluşturulan devreden geçen akımdır. Bu durumda, akımın bir kısmı yol boyunca zeminden ve ortamın yalıtım direncinden geçebilir.

Bifazik dokunuşun özellikleri

DC ve üç fazlı AC devrelerde iki farklı potansiyel arasında kontak kurmak en tehlikelisidir. Bu şema ile kişi en büyük stresin etkisi altına girer.

Sabit voltaj beslemeli bir devrede, kurbandan geçen akım Ih = Uc / Rh formülü ile hesaplanır.

Üç fazlı bir AC şebekede bu değer Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh oranına göre hesaplanır.

İnsan vücudunun ortalama elektrik direncinin 1 kilohm olduğunu düşünürsek, şebekede oluşan akımı 220 volt sabit ve alternatif gerilim ile hesaplıyoruz.

İlk durumda şöyle olacaktır: Ih = 220/1000 = 0.22A. 220 mA'lık bu değer, kazazedenin, yardım almadan artık kazara bir dokunuşun - tutma akımının - etkilerinden kendini kurtaramadığı zaman, sarsıcı bir kas kasılmasına maruz kalması için yeterlidir.

İkinci durumda Ih = (220·1.732)/1000= 0.38A. Bu 380 mA değerinde, ölümcül bir yaralanma riski vardır.

Ayrıca, alternatif gerilime sahip üç fazlı bir şebekede, nötrün konumunun (topraktan izole edilebilir veya kısa devre ters bağlanabilir) Ih akımının değeri üzerinde çok az etkiye sahip olmasına dikkat ediyoruz. Ana payı toprak devresinden değil, faz potansiyelleri arasından geçer.

Bir kişi, dünyanın çevresinden güvenilir bir şekilde izole edilmesini sağlayan koruyucu ekipman kullanmışsa, o zaman böyle bir durumda işe yaramazlar ve yardımcı olmazlar.

Tek fazlı bir musluğun özellikleri

Sağlam bir şekilde topraklanmış bir nötr ile üç fazlı bir ağ

Kurban faz kablolarından birine dokunur ve bununla toprak devresi arasındaki potansiyel farkın altına düşer. Bu tür vakalar en sık meydana gelir.

Faz-toprak gerilimi şebeke geriliminin 1,732 katı olmasına rağmen böyle bir durum tehlikeli olmaya devam etmektedir. Kurbanın durumu kötüleşebilir:

• nötr mod ve bağlantı kalitesi;

• iletkenlerin dielektrik tabakasının toprak potansiyeline göre elektriksel direnci;

• ayakkabı tipi ve dielektrik özellikleri;

• mağdurun yerinde toprak direnci;

• diğer ilgili faktörler.

Bu durumda mevcut Ih'nin değeri şu orandan belirlenebilir:

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

İnsan vücudunun Rh, ayakkabı Rb, zemin Rp ve nötr R0'daki zeminin dirençlerinin ohm olarak alındığını hatırlayın.

Payda ne kadar küçük olursa, akım o kadar güçlü olur. Örneğin, bir çalışan iletken ayakkabı giyiyorsa, ayakları ıslaksa veya ayakları metal çivilerle kaplıysa ve ayrıca metal bir zeminde veya ıslak topraktaysa, o zaman Rb = Rp = 0 olduğunu kabul edebiliriz. kurbanın yaşamı için en kötü durum.

Ih = Uf / (Rh + R0).

220 voltluk bir faz voltajıyla, Ih = 220/1000 = 0,22 A elde ederiz. Veya 220 mA'lık ölümcül bir akım.

Şimdi işçi koruyucu ekipman kullandığında seçeneği hesaplayalım: dielektrik ayakkabılar (Rp = 45 kOhm) ve yalıtım tabanı (Rp = 100 kOhm).

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

1,5 mA güvenli akım değeri elde etti.

İzole nötr ile üç fazlı ağ

Akım kaynağının nötrünün toprak potansiyeline doğrudan galvanik bağlantısı yoktur. Faz voltajı, çalışma sırasında kontrol edilen ve sürekli olarak iyi durumda tutulan çok yüksek bir değere sahip olan yalıtım katmanı Rot'un direncine uygulanır.

İnsan vücudundaki akım akış zinciri, fazların her birindeki bu değere bağlıdır.Mevcut direncin tüm katmanlarını hesaba katarsak, değeri şu formülle hesaplanabilir: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

En kötü durumda, ayakkabılar ve zemin boyunca maksimum iletkenlik için koşullar oluşturulduğunda, ifade şu şekli alacaktır: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

90 kΩ katman yalıtımına sahip 220 voltluk bir ağı düşünürsek, şunu elde ederiz: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. 7 mA'lik böyle bir akım iyi hissettirir, ancak neden olamaz ölümcül bir yaralanma.

Bu örnekte toprak ve pabuç direncini kasıtlı olarak atladığımıza dikkat edin. Bunları hesaba katarsak, akım 0,0012 A veya 1,2 mA mertebesinde güvenli bir değere düşecektir.

Sonuçlar:

1. İzole nötr modlu sistemlerde çalışanların güvenliğini sağlamak daha kolaydır. Bu doğrudan tellerin dielektrik tabakasının kalitesine bağlıdır;

2. Aynı koşullar altında, bir fazın potansiyeline dokunulduğunda, nötrü topraklanmış bir devre, izole edilmiş bir devreden daha tehlikelidir.

Topraklanmış bir nötr ile üç fazlı bir ağda tek fazlı bir kontağın acil durum modu

Bir elektrikli cihazın metal gövdesine dokunma durumunu, içindeki faz potansiyelindeki dielektrik katmanın yalıtımı kırılırsa düşünelim. Bir kişi bu vücuda dokunduğunda, akım vücudundan toprağa ve ardından nötr üzerinden bir voltaj kaynağına akacaktır.

Eşdeğer devre aşağıdaki resimde gösterilmiştir. Direnç Rn, cihaz tarafından oluşturulan yüke aittir.

Yalıtım direnci Rot, R0 ve Rh ile birlikte fazlar arasındaki kontak akımını sınırlar. Şu oran ile ifade edilir: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Bu durumda, kural olarak, tasarım aşamasında bile, R0 = 0 olduğu durum için malzeme seçerken, şu koşula uymaya çalışırlar: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Ihg'nin değerine, bir kişinin değeri hissetmeyeceği, algılanamayan akımın eşiği denir.

Şu sonuca varıyoruz: tüm canlı parçaların dielektrik tabakasının zemin konturuna direnci, elektrik tesisatının güvenlik derecesini belirler.

Bu nedenle tüm bu dirençler normalleştirilir ve onaylı tablolardan raporlanır. Aynı amaçla, izolasyon dirençlerinin kendileri değil, testler sırasında içinden geçen kaçak akımlar normalleştirilir.

Kademe voltajı

Elektrik tesisatlarında, çeşitli nedenlerle, faz potansiyeli doğrudan toprak döngüsüne temas ettiğinde bir kaza meydana gelebilir. Havai bir elektrik hattında iletkenlerden biri çeşitli mekanik yüklerin etkisi altında kırılırsa, bu durumda benzer bir durum ortaya çıkar.

Bu durumda, iletkenin toprakla temas noktasında bir akım üretilir ve bu, temas noktasının etrafında bir difüzyon bölgesi - yüzeyinde bir elektrik potansiyelinin göründüğü bir alan - oluşturur. Değeri, kapatma akımı Ic'ye ve özel toprak koşulu r'ye bağlıdır.

Bu bölgenin sınırları içine giren bir kişi, resmin sol yarısında görüldüğü gibi Ush ayağının geriliminin etkisi altına girer. Difüzyon bölgesinin alanı, potansiyelin olmadığı kontur ile sınırlandırılmıştır.

Adım voltajı değeri şu formülle hesaplanır: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Gerilim dağıtım özelliklerinin β1 katsayıları ve pabuçların ve bacakların dirençlerinin β2 etkisi ile belirlenen akım dağıtım noktasındaki faz voltajını - Uz dikkate alır. β1 ve β2 değerleri referans kitaplarında yayınlanmaktadır.

Kurbanın vücudundan geçen akımın değeri şu ifade kullanılarak hesaplanır: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Şeklin sağ tarafında, 2. pozisyonda kurban, iletkenin toprak potansiyeli ile temas kuruyor. El temas noktası ile yer konturu arasındaki, Upr dokunma gerilimi ile ifade edilen potansiyel farkından etkilenir.

Bu durumda akım şu ifade kullanılarak hesaplanır: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

α dağılım katsayısının değerleri 0 ÷ 1 arasında değişebilir ve Upr'yi etkileyen özellikleri dikkate alır.

İncelenen durumda, elektrik tesisatının normal çalışması sırasında mağdurla tek fazlı temas kurarken olduğu gibi aynı sonuçlar geçerlidir.

Bir kişi mevcut dağılma bölgesinin dışındaysa, güvenli bölgededir.