Все случаи поражения человека током в результате электрического удара являются следствием прикосновения не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует разность потенциалов. Опасность такого прикосновения во многом зависит от особенностей электрической сети и схемы включения в нее человека. Определив в каждом конкретном случае силу проходящего через человека тока I _ч, можно выбрать соответствующие защитные меры.

Рисунок 1 – Схемы возможного включения человека в сеть

трехфазного тока:

а – двухфазное прикосновение; б – однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью; в – однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью

Двухфазное включение человека в цепь тока (рисунок 1, а) более опасно по сравнению с однофазным, так как к телу прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное. При этом сила тока, проходящего через человека, определится по формуле:

, А,                          (1)

где U_л – линейное напряжение, В;

R _ч – сопротивление тела человека, Ом;

U _ф – фазное напряжение, В.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) в расчетах принимают R_ч = 1000 Ом.

Однофазное включение (рисунок 1, б) возникает во много раз чаще, но опасность поражения в этом случае ниже по сравнению с двухфазным включением.

В однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, силу тока, проходящей через человека при равенстве сопротивления изоляции проводов относительно земли: r ₁ = r₂ = r, определяют по формуле:

I_ч = U / (2R_ч + r), А,                        (2)

где U – напряжение сети, В.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью (рисунок 1, в) при r ₁ = r₂ = r₃=r ток проходит от места контакта через тело человека, обувь, пол и несовершенную изоляцию к другим фазам. Силу тока находят из выражения:

, А,                                   (3)

где R _о – общее сопротивление, Ом;

r – сопротивление изоляции проводов, согласно ПУЭ должно быть не менее 0,5 МОм на фазу участка сети напряжением до 1000 В.

R_о = R_ч + R_об + R_п, Ом,                                (4)

где R_об – сопротивление обуви: для резиновой обуви R_об ≥ 50000 Ом;

R_п – сопротивление пола: для сухого деревянного пола R_п ≈ 60000 Ом.

Напряжение прикосновения возникает на теле человека при касании им находящихся под напряжением электроустановок или металлических частей оборудования (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема возникновения напряжения прикосновения

При стекании электрического тока через стержневой заземлитель круглого сечения длиной l и диаметром d, погруженный в землю так, что его верхний конец расположен на уровне земли, напряжение прикосновения определится по формуле:

, В,        (5)

где I ₃ – ток замыкания на землю, А;

ρ – удельное сопротивление основания (грунта, пола и т.д.), на котором находится человек, Ом · м;

х – расстояние от человека до центра заземлителя, м;

α – коэффициент напряжения прикосновения.

Коэффициент напряжения прикосновения определяется по формуле:

.                             (6)

Шаговое напряжение U_ш – это напряжение между двумя точками на земле, обусловленное растеканием тока замыкания, при одновременном касании их ногами человека (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема возникновения шагового напряжения

Если одна нога находится на расстоянии х от центра заземлителя, то другая нога находится на расстоянии х + а, где а – длина шага. Обычно в расчетах принимают а = 0,8 м.

Шаговое напряжение определяют по формуле:

, В.                          (7)

Допустимым считают шаговое напряжение не более 40 В.

Расчет защитного заземления

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током. Величина тока стекания в землю зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину. Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом. Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта – все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.