Файл: Osnovu_ohorona_praci_1_new.pdf

331

Форма зони підвищених потенціалів на поверхні землі і розподіл потен2

ціалів у цій зоні залежать від конструкції заземлювача.

При контурній конструкції заземлювача розподіл потенціалів на

поверхні землі має вигляд, наведений на рис. 3.4. Така конструкція
заземлювача забезпечує зменшення перепадів потенціалу на поверхні
землі (підлоги) всередині контура і, як наслідок, зменшення можли2
вої напруги кроку.

І тільки за межами контура характер кривої розподілу потенціалів

подібний до кривої розподілу потенціалів для одиночного напівсфе2
ричного заземлювача.

3.5.9. Фізичні основи електробезпеки

Як зазначалося вище, величина струму, що проходить через тіло

людини при її попаданні під напругу, найбільшою мірою визначає
тяжкість ураження. Для розробки технічних і організаційно2техніч2
них заходів і засобів профілактики електротравм важливо знати, від
яких конструктивних особливостей електроустановок, їх робочих
параметрів і стану залежить можлива величина струму, що проходить
через людину при попаданні її під напругу. Крім того, важливо, щоб
весь електротехнічний персонал, усі працівники, робота яких повяза2
на з експлуатацією електроустановок, чітко розуміли, чим обумовле2
на та чи інша вимога з електробезпеки і що є її причиною. Таке знан2
ня, розуміння вимог чинних нормативів з електробезпеки сприятиме
дотриманню їх працівниками. Якраз розуміння цих вимог відрізняє
працівників п’ятої групи з електробезпеки від четвертої і є обов’язко2
вою складовою їх професійної підготовки з питань безпеки.

В реальній лінії електропередачі (ЛЕП) (повітряній чи кабельній)

опір ізоляції проводів відносно землі розподіляється по всій довжині
ЛЕП — опорні, підвісні, натяжні ізолятори, ізоляція кабелю. Що
більше протяжність ЛЕП, то більше ізоляторів, які працюють пара2
лельно, і менший загальний опір ізоляції проводів відносно землі.
Необхідний опір ізоляції регламентуеться чинними нормативами. На
практиці ізоляція струмопроводів ЛЕП виконується з реальних
діелектриків, питомий опір яких не дорівнює нескінченості. Внаслі2
док старіння ізоляції з часом, її частого зволоження, забруднення,
нагрівання, дії агресивного середовища тощо питомий опір ізоляції
знижується. Тому кожна ділянка ЛЕП має опір ізоляції певного зна2
чення або провідність, яка відрізняється від нуля, а при роботі реаль2
ної ЛЕП мають місце постійні втрати струму (виток струму) через
ізоляцію і землю. Таким чином, не зважаючи на наявність ізоляції,

токопроводи електромережі електрично зв’язані між собою і землею
провідниками (ізоляцію) з великим опором.

Крім того, два провідники, розділені будь2яким діелектриком, в

тому числі і проводи ЛЕП, мають властивість накопичувати вільні
електричні заряди одинакової величини і різного знаку, якщо їх хоч на
деякий час підключити до джерела електроенергії, тобто створити в
розділяючому їх просторі електричне поле. При цьому величина нако2
пичених 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 ЛЕП, що знахо2

диться під напругою, крім опору ізоляції має певну ємність відносно
землі.

Тому при дотиці людини до неізольованої струмовідної частини

(проводу тощо) функціонуючої електромережі струм через людину
обумовлюється величиною напруги дотику і ємністю відміченої вище
системи, тобто 

I

Л

= I

A

+ I

C

, А

(3.7)

де: І

А

— складова струму, обумовлена напругою дотику, А; 

І

С

— ємнісна складова струму замикання на землю, А.

Ємнісна складова струму через людину при попаданні під напругу

в розгалужених мережах може досягати небезпечних для людини зна2
чень. Тому навіть при відключенні мережі від джерела живлення для
ремонтно2профілактичних робіт тощо, необхідно заземлити кожен
провід переносним заземленням і тільки після цього та перевірки від2
сутності напруги допускати персонал до роботи.

Метою цього підрозділу підручника і є самє з’ясування впливу

конструктивних особливостей електроустановок, їх робочих параме2
трів і стану ізоляції на величину струму, що проходить через людину,
при попаданні її під напругу, тобто на небезпеку ураження її струмом.
Спробуємо з’ясувати ці питання на окремих прикладах.

Однофазна мережа, ізольована від землі.

На рис. 3.5 наведена

принципова схема однофазної мережі, ізольованої від землі. 

З метою більшої наочності схема дещо ідеалізована порівняно з

реальною — опір ізоляції проводів відносно землі і їх ємність показа2
но зосереджено. 

Як видно із схеми рис. 3.5, а, проводи 1 і 2 однофазної мережі,

ізольованої від землі, електрично зв’язані між собою через опори ізо2
ляції  r

1

та  r

2

і землю, що і породжує згадані вище втрати на витоки

струму.

332

333

Рис. 3.5. Принципова і розрахункова схеми включення людини 

під напругу в однофазній мережі, ізольованій від землі:

а) при нормальному режимі роботи; 
б) при пробої ізоляції провода 2 на землю;

в) при пробої ізоляції провода 1 на землю

U

2

I

л

R

л

r

1

r

2

С

1

C

2

I

1

I

2

a

1

2

1

U

R

л

r

1

r

2

I

1

I

л

3

I

2

U

дот

U

2

I

л

R

л

r

1

r

2

C

1

C

2

I

1

I

2

б

1

2

1

U

R

л

r

1

r

2

зм

I

1

I

л

3

r

2

I

2

I

зм

U

дот

r

2зм

U

2

I

л

R

л

r

1

r

2

С

1

C

2

I

1

I

1зм

I

2

в

1

2

1

U

R

л

r

1

I

1

I

л

I

1зм

r

2

I

2

U

дот

r

1зм

r

1зм

3

При доторканні до проводу 1 людина, по суті, підключається до

цієї мережі витоку струму паралельно r

1

, вносячи, таким чином, певні

зміни в цю мережу від проводу 1 до землі. Від землі до проводу 2
мережа витоку струму не міняється і весь струм витоку, враховуючи і
підключення людини, проходить через r

2

. Якщо знехтувати ємнісною

складовою струму через людину (див. 3.5 за умови С

1

= С

2

= 0), що

цілком допустимо для нерозгалуженої мережі, то розрахункова схема
струму через людину набуває вигляду, наведеного на правій частині
рис. 3.5, а. Відповідно до цієї схеми, величина струму через людину у
загальному вигляді може бути визначена як 

334

,

Ë

äîò

Ë

R

U

I =

(3.8)

де U

дот

— напруга дотику, В; 

R

Л

— опір людини, Ом.

Загальна величина струму в мережі І

М

який дорівнює І

2

, визна2

читься виразом: 

(3.9)

,

1

2

2

r

q

U

I

I

M

+

=

=

Тоді діюча на людину напруга U

дот

відповідно до приведеної схеми

1

1

1

r

R

q

Ë

+

=

де

– провідність паралельного з’єднання R

Л

i r

1

.

Підставивши в (3.10) значення І

М

, отримаємо 

Підставивши в (3.8) значення U

дот

і замінивши q його значенням,

за умови r

1

= r

2

= r

із

, отримаємо

де r

із

— опір ізоляції проводів 1 і 2 відносно землі, Ом.

В знаменнику (3.12) R

Л

приймається в межах 10

3

, а r

із

відповідно

до чинних нормативів на декілька порядків більше.

Таким чином, в мережі, ізольованій від землі, при непошкодженій ізо%

ляції (схема а, рис. 3.5) величина струму через тіло людини практично

,

1
q

I

U

Ì

äîò

⋅

=

(3.10)

,

1

1

1

2

2

q

r

U

q

r

q

U

U

äîò

+

=

⋅

+

=

(3.11)

,

2

,

³ç

Ë

à

Ë

r

R

U

I

+

=

(3.12)

В.

В.

А,

А,

335

не залежить від опору тіла людини і визначається опором ізоляції про%
вода 2 відносно землі.

У випадку пошкодження ізоляції проводу 2 (схема б, рис. 3.5) і

дотику людини до проводу з непошкодженою ізоляцією в мережі, що
розглядається, на ділянці «земля – провід 2» з’являється додатковий,
паралельний  r

2

токопровід  r

2зм

(пробій ізоляції), опір якого значно

менше r

2

. Це приводить до зменшення опору на ділянці «земля – про2

від 2», зростання струму в мережі, в цілому, і, як наслідок, зростання
струму, що проходить через людину. 

Для визначення величини струму, що проходить через людину, в

розрахунковій схемі рис. 3.5, б замінимо паралельні опори r

2

і r

2зм

рів2

нозначним їм еквівалентним опором

.

2

2

2

2

2

2

çì

³ç

çì

³ç

çì

çì

åêâ

r

r

r

r

r

r

r

r

r

+

⋅

=

+

⋅

=

Тоді величина струму, що проходить через людину, у цьому випад2

ку визначиться виразом (3.12), в якому r

із

замінить r

екв

, тобто 

(3.13)

,

2

2

2

,

çì

³ç

çì

³ç

Ë

á

Ë

r

r

r

r

R

U

I

+

⋅

=

+

В (3.13) друга складова в знаменнику завідомо менша R

Л

, знаменник,

в цілому, як мінімум на 2 порядки менше знаменника у виразі (3.12),
а струм, що проходить через людину, буде більший, ніж в (3.12).

В ізольованій від землі мережі при доторканні людини до проводу з

непошкодженою ізоляцією («здорового» проводу) і наявності проводу з
пошкодженою ізоляцією («хворого» проводу) величина струму, що про%
ходить через людину, буде значно більшою, ніж при відсутності пошко%
дження ізоляції.

Таким чином, в мережах, ізольованих від землі, величина опору ізо2

ляції є одним з важливих чинників небезпеки електротравм. У зв’язку
з цим, відповідно до ПУЭ, в мережах, ізольованих від землі, повинен
здійснюватися жорсткий контроль опору ізоляції на реєстрацію, на
сигнал або на автоматичне відключення залежно від небезпеки елек2
тротравм. Так, у гірничо2добувній промисловості і на торфорозробках
повинні застосовуватися мережі, ізольовані від землі, з обов’язковим
постійним на автоматичне відключення контролем опору ізоляції.

У випадку пошкодження ізоляції проводу 1 (рис. 3.5, в) і дотику

людини до цього проводу, паралельно людині і r

1

в мережі з’являється

.