كيف يتم تقييم خطر إصابة شخص من خلال تيار التركيبات الكهربائية في الشبكات الكهربائية ذات التكوينات المختلفة؟

تتيح معرفة العمليات التي تتم في التركيبات الكهربائية لمهندسي الطاقة تشغيل المعدات بأمان بأي جهد ونوع تيار ، للقيام بأعمال إصلاح وصيانة الأنظمة الكهربائية.

من أجل تجنب حالات الصدمة الكهربائية للتركيبات الكهربائية ، المعلومات الواردة في PUE، PTB و PTE - الوثائق الرئيسية التي تم إنشاؤها بواسطة أفضل المتخصصين بناءً على تحليل الحوادث مع الأشخاص المصابين بعوامل خطيرة مصاحبة لتشغيل الطاقة الكهربائية.

ظروف وأسباب تعريض الإنسان للتيار الكهربائي

تميز وثائق إرشادات السلامة ثلاث مجموعات من الأسباب تشرح الصعق الكهربائي للعمال:

1. الاقتراب المتعمد وغير المتعمد من الأجزاء الحية بجهد كهربائي على مسافة أقل من الأمان أو لمسها ؛

2. ظهور وتطور حالات الطوارئ.

3.مخالفة المتطلبات المحددة في الأدلة التي تحدد قواعد سلوك العاملين في التركيبات الكهربائية القائمة.

يتكون تقييم خطر إصابة الشخص من تحديد حجم التيارات التي تمر عبر جسم الضحية عن طريق الحسابات. في الوقت نفسه ، يجب مراعاة العديد من المواقف عندما يمكن أن تحدث جهات الاتصال في أماكن عشوائية في التركيبات الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يختلف الجهد المطبق عليهم تبعًا لعدة أسباب ، بما في ذلك ظروف وأنماط تشغيل الدائرة الكهربائية وخصائص طاقتها.

شروط إصابة الأشخاص بالتيار الكهربائي

لكي يتدفق التيار عبر جسم الضحية ، من الضروري إنشاء دائرة كهربائية عن طريق توصيل نقطتين على الأقل من الدائرة ذات فرق جهد - الجهد. قد تحدث الحالات التالية مع المعدات الكهربائية:

1. اللمس المتزامن على مرحلتين أو قطبين لأقطاب مختلفة (مراحل) ؛

2. اتصال أحادي الطور أو أحادي القطب مع إمكانات الدائرة ، عندما يكون لدى الشخص اتصال كلفاني مباشر بإمكانية الأرض ؛

3. التلامس العرضي مع العناصر الموصلة للتركيبات الكهربائية التي كانت تحت الجهد نتيجة لتطور الحادث ؛

4. الوقوع تحت تأثير خطوة الجهد ، عندما ينشأ فرق جهد بين النقاط التي توجد عليها الأرجل أو أجزاء أخرى من الجسم في نفس الوقت.

في هذه الحالة ، قد يحدث تلامس كهربائي للضحية مع الجزء الحامل للتيار من التركيبات الكهربائية ، والذي يعتبره PUE ملامسًا:

1. مباشرة ؛

2. أو بشكل غير مباشر.

في الحالة الأولى ، يتم إنشاؤه عن طريق الاتصال المباشر بجزء حي متصل تحت الجهد ، وفي الحالة الثانية ، عن طريق لمس عناصر غير معزولة في الدائرة عند مرور احتمال خطير من خلالها في حالة وقوع حادث.

من أجل تحديد شروط التشغيل الآمن للتركيبات الكهربائية وتهيئة مكان عمل للعاملين فيها ، من الضروري:

1.تحليل حالات الإنشاء المحتمل لمسارات لمرور التيار الكهربائي عبر جسم أفراد الخدمة ؛

2. يقارن أقصى قيمة ممكنة مع الحد الأدنى الحالي المسموح به من المعايير ؛

3. يتخذ قرارًا بتنفيذ إجراءات لضمان السلامة الكهربائية.

خصائص تحليل ظروف إصابة الأشخاص في التركيبات الكهربائية

لتقدير حجم التيار الذي يمر عبر جسم الضحية في شبكة ذات جهد تيار مستمر أو تيار متردد ، تُستخدم الأنواع التالية من التعيينات من أجل:

1. المقاومات:

• Rh - في جسم الإنسان.

• R0 - لجهاز التأريض ؛

Ris - طبقة عازلة بالنسبة لكفاف الأرض ؛

2. التيارات:

Ih - من خلال جسم الإنسان ؛

Iz - ماس كهربائى إلى حلقة الأرض ؛

3. يشدد.

Uc - دوائر ذات تيارات متناوبة ثابتة أو أحادية الطور ؛

Ul - خطي

Uf - المرحلة

Upr - اللمسات

خطوات الأذن.

في هذه الحالة ، من الممكن اتباع المخططات النموذجية التالية لتوصيل الضحية بدوائر الجهد في الشبكات:

1. تيار مباشر في:

• اتصال أحادي القطب لتلامس سلكي مع محتمل معزول عن دائرة الأرض ؛

• اتصال أحادي القطب لإمكانات الدائرة بقطب مؤرض ؛

• اتصال ثنائي القطب

2. شبكات ثلاثية الطور في ؛

• اتصال أحادي الطور مع أحد الموصلات المحتملة (حالة عامة) ؛

• على مرحلتين الاتصال.

دارات الأعطال في دوائر التيار المستمر

اتصال بشري أحادي القطب مع إمكانات معزولة عن الأرض

تحت تأثير الجهد Uc ، يمر تيار Ih عبر مقاومة العزل المضاعفة للوسيط من خلال الدائرة التي تم إنشاؤها بالتتابع لإمكانات الموصل السفلي وجسم الضحية (ذراع الساق) والحلقة الأرضية.

اتصال بشري أحادي القطب مع إمكانات القطب الأرضي

في هذه الدائرة ، يتفاقم الموقف عن طريق توصيل موصل محتمل بمقاومة R0 بالدائرة الأرضية ، بالقرب من الصفر وأقل بكثير من جسم الضحية والطبقة العازلة للبيئة الخارجية.

قوة التيار المطلوب تساوي تقريبًا نسبة جهد التيار الكهربائي إلى مقاومة جسم الإنسان.

اتصال بشري ثنائي القطب مع إمكانات الشبكة

يتم تطبيق جهد التيار الكهربائي مباشرة على جسم الضحية ، والتيار عبر جسده محدود فقط بمقاومته التي لا تذكر.

أنماط الخطأ العامة في دوائر التيار المتردد ثلاثية الطور

إقامة اتصال بشري بين المرحلة المحتملة والأرضية

في الأساس ، هناك مقاومة بين كل مرحلة من مراحل الدائرة ويتم إنشاء جهد أرضي وسعة. يحتوي صفر لفات مصدر الجهد على مقاومة معممة Zn ​​، والتي تختلف قيمتها في أنظمة التأريض المختلفة للدائرة.

تظهر الصيغ الخاصة بحساب موصلية كل دائرة والقيمة الإجمالية للتيار Ih من خلال جهد الطور Uf في الصورة بواسطة الصيغ.

تكوين اتصال بشري بين مرحلتين

أكبر قيمة وخطر هو التيار الذي يمر عبر الدائرة ، والذي يتم إنشاؤه بين جهات الاتصال المباشرة لجسم الضحية مع موصلات الطور. في هذه الحالة ، يمكن أن يمر جزء من التيار على طول المسار عبر الأرض ومقاومة العزل للوسط.

خصائص اللمس ثنائي الطور

في دارات التيار المستمر والتيار المتردد ثلاثية الطور ، يعد إجراء الاتصالات بين إمكانات مختلفة هو الأكثر خطورة. مع هذا المخطط ، يقع الشخص تحت تأثير الضغط الأعظم.

في دارة ذات جهد ثابت ، يتم حساب التيار عبر الضحية بالصيغة Ih = Uc / Rh.

في شبكة التيار المتردد ثلاثية الطور ، تُحسب هذه القيمة وفقًا للنسبة Ih = Ul / Rh = √3Uph / Rh.

بالنظر إلى أن متوسط ​​المقاومة الكهربائية لجسم الإنسان هو 1 كيلو أوم ، فإننا نحسب التيار الذي يحدث في الشبكة بجهد ثابت ومتناوب يبلغ 220 فولت.

في الحالة الأولى سيكون: Ih = 220/1000 = 0.22A. هذه القيمة البالغة 220 مللي أمبير كافية لكي يعاني الضحية من تقلص عضلي متشنج عندما لا يكون قادرًا على تحرير نفسه من آثار اللمسة العرضية - تيار التثبيت دون مساعدة.

في الحالة الثانية Ih = (220 · 1.732) / 1000 = 0.38A. عند هذه القيمة 380 مللي أمبير ، هناك خطر إصابة مميت.

نولي اهتمامًا أيضًا لحقيقة أنه في شبكة ثلاثية الطور بجهد متناوب ، فإن موضع المحايد (يمكن عزله عن الأرض أو دائرة قصر متصلة عكسيًا) له تأثير ضئيل جدًا على قيمة التيار Ih. لا يمر نصيبها الرئيسي عبر الدائرة الأرضية ، ولكن بين إمكانات الطور.

إذا قام شخص ما بتطبيق معدات واقية تضمن عزله الموثوق به عن محيط الأرض ، فسيكون في مثل هذه الحالة عديم الفائدة ولن يساعد.

خصائص الصنبور أحادي الطور

شبكة من ثلاث مراحل مع محايد ذو أرضية صلبة

يلمس الضحية أحد أسلاك الطور ويقع تحت فرق الجهد بينها وبين الدائرة الأرضية. تحدث مثل هذه الحالات في أغلب الأحيان.

على الرغم من أن جهد الطور إلى الأرض أقل بمقدار 1.732 مرة من جهد التيار الكهربائي ، إلا أن مثل هذه الحالة تظل خطيرة. قد تسوء حالة الضحية:

• الوضع المحايد وجودة اتصاله ؛

• المقاومة الكهربائية للطبقة العازلة للكهرباء بالنسبة إلى إمكانات الأرض ؛

• نوع الأحذية وخصائصها العازلة ؛

• مقاومة التربة في موقع الضحية ؛

• العوامل الأخرى ذات الصلة.

يمكن تحديد قيمة Ih الحالية في هذه الحالة من النسبة:

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

تذكر أن مقاومات الجسم البشري Rh ، والأحذية Rb ، والأرضية Rp والأرض عند R0 المحايد تؤخذ بالأوم.

كلما كان المقام أصغر ، كان التيار أقوى. على سبيل المثال ، إذا كان الموظف يرتدي أحذية موصلة للكهرباء ، أو رطبت قدميه أو كانت قدميه مبطنة بمسامير معدنية ، وكان أيضًا على أرضية معدنية أو تربة مبللة ، فيمكننا أن نفترض أن Rb = Rp = 0. هذا يضمن أسوأ حالة لحياة الضحية.

Ih = Uph / (Rh + R0).

بجهد طور 220 فولت ، نحصل على Ih = 220/1000 = 0.22 A. أو تيار مميت 220 مللي أمبير.

الآن دعونا نحسب الخيار عندما يستخدم العامل معدات واقية: أحذية عازلة للكهرباء (Rp = 45 kOhm) وقاعدة عازلة (Rp = 100 kOhm).

Ih = 220 / (1000+ 45000 + 10000) = 0.0015 أ.

حصلت على قيمة تيار آمنة تبلغ 1.5 مللي أمبير.

شبكة ثلاثية الطور مع عزل محايد

لا يوجد اتصال كلفاني مباشر للمحايد للمصدر الحالي بإمكانية الأرض. يتم تطبيق جهد الطور على مقاومة الطبقة العازلة Rot ، والتي لها قيمة عالية جدًا ، والتي يتم التحكم فيها أثناء التشغيل ويتم الحفاظ عليها باستمرار في حالة جيدة.

تعتمد سلسلة تدفق التيار عبر جسم الإنسان على هذه القيمة في كل مرحلة من المراحل.إذا أخذنا في الاعتبار جميع طبقات المقاومة الحالية ، فيمكن حساب قيمتها بالصيغة: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

في أسوأ الحالات ، عندما يتم إنشاء الظروف لأقصى قدر من التوصيل من خلال الأحذية والأرض ، سيأخذ التعبير الشكل: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

إذا أخذنا في الاعتبار شبكة 220 فولت مع طبقة عازلة 90 كيلو أوم ، نحصل على: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0.007 أ. مثل هذا التيار البالغ 7 مللي أمبير سيشعر بالرضا ، لكنه لا يمكن أن يسبب إصابة مميتة.

لاحظ أننا حذفنا عمدًا مقاومة التربة والأحذية في هذا المثال. إذا أخذناها في الاعتبار ، سينخفض ​​التيار إلى قيمة آمنة ، بترتيب 0.0012 A أو 1.2 مللي أمبير.

الاستنتاجات:

1. في الأنظمة ذات الوضع المحايد المعزول ، من الأسهل ضمان سلامة العمال. هذا يعتمد بشكل مباشر على جودة الطبقة العازلة للأسلاك ؛

2. في ظل نفس الظروف ، فإن لمس إمكانات مرحلة واحدة ، تكون الدائرة ذات المحايدة المؤرضة أكثر خطورة من الدائرة المعزولة.

وضع الطوارئ لجهة اتصال أحادية الطور في شبكة ثلاثية الطور مع محايد مؤرض

دعونا ننظر في حالة لمس الجسم المعدني لجهاز كهربائي ، إذا تم كسر عزل الطبقة العازلة عند جهد الطور بداخلها. عندما يلمس شخص هذا الجسم ، يتدفق التيار عبر جسمه إلى الأرض ثم من خلال المحايد إلى مصدر جهد.

تظهر الدائرة المكافئة في الصورة أدناه. المقاومة Rn مملوكة للحمل الناتج عن الجهاز.

تعمل مقاومة العزل مع R0 و Rh على الحد من تيار الاتصال بين المراحل. يتم التعبير عنها بواسطة النسبة: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

في هذه الحالة ، كقاعدة عامة ، حتى في مرحلة التصميم ، عند اختيار المواد للحالة عندما يكون R0 = 0 ، يحاولون الامتثال للشرط: Rf> (Uph / Ihg) - Rh.

تسمى قيمة Ihg عتبة التيار غير المحسوس ، والذي لن يشعر به الشخص.

نستنتج: مقاومة الطبقة العازلة لجميع الأجزاء الحية لكفاف الأرض تحدد درجة سلامة التركيبات الكهربائية.

لهذا السبب ، يتم تطبيع جميع هذه المقاومة والإبلاغ عنها من الجداول المعتمدة. للغرض نفسه ، لا يتم تطبيع مقاومات العزل نفسها ، ولكن تيارات التسرب التي تمر عبرها أثناء الاختبارات.

خطوة الجهد

في التركيبات الكهربائية ، لأسباب مختلفة ، يمكن أن يقع حادث عندما تلامس إمكانية الطور الحلقة الأرضية مباشرة. إذا انكسر أحد الموصلات على خط طاقة علوي تحت تأثير أنواع مختلفة من الأحمال الميكانيكية ، في هذه الحالة يحدث موقف مماثل.

في هذه الحالة ، يتم إنشاء تيار عند نقطة اتصال الموصل بالأرض ، مما يؤدي إلى إنشاء منطقة انتشار حول نقطة التلامس - وهي منطقة يظهر على سطحها جهد كهربائي. تعتمد قيمتها على تيار الإغلاق Ic وحالة التربة المحددة r.

الشخص الذي يقع في حدود هذه المنطقة يقع تحت تأثير شد قدم Ush ، كما هو موضح في النصف الأيسر من الصورة. منطقة منطقة الانتشار يحدها المحيط حيث لا توجد إمكانات.

يتم حساب قيمة جهد الخطوة بالصيغة: Ush = Uz β1 ∙ β2.

يأخذ في الاعتبار جهد الطور عند نقطة توزيع التيار - Uz ، والذي يتم تحديده بواسطة معاملات خصائص توزيع الجهد 1 وتأثير مقاومة الأحذية والساقين β2. يتم نشر قيم 1 و 2 في كتب مرجعية.

يتم حساب قيمة التيار عبر جسم الضحية باستخدام التعبير: Ih = (U3 ∙ β1 β2) / Rh.

على الجانب الأيمن من الشكل ، في الموضع 2 ، تقوم الضحية بالاتصال بالإمكانات الأرضية للموصل. يتأثر بفرق الجهد بين نقطة تلامس اليد ومحيط الأرض ، والذي يتم التعبير عنه بواسطة جهد اللمس Upr.

في هذه الحالة ، يتم حساب التيار باستخدام التعبير: Ih = (Uph.z. ∙ α) / Rh

يمكن أن تختلف قيم معامل التشتت α في حدود 0 1 وتأخذ في الاعتبار الخصائص التي تؤثر على Upr.

في الحالة قيد النظر ، تنطبق نفس الاستنتاجات عند إجراء اتصال أحادي الطور مع الضحية أثناء التشغيل العادي للتركيبات الكهربائية.

إذا كان الشخص خارج منطقة التشتت الحالية ، فهو في منطقة آمنة.