ความเสี่ยงของการบาดเจ็บต่อบุคคลนั้นประเมินโดยกระแสไฟฟ้าของการติดตั้งไฟฟ้าในเครือข่ายไฟฟ้าที่มีการกำหนดค่าต่างกันอย่างไร?

ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในการติดตั้งระบบไฟฟ้าช่วยให้วิศวกรไฟฟ้าสามารถใช้งานอุปกรณ์ได้อย่างปลอดภัยกับแรงดันและกระแสไฟฟ้าทุกประเภท เพื่อดำเนินการซ่อมแซมและบำรุงรักษาระบบไฟฟ้า

ข้อมูลที่อยู่ใน ปู, PTB และ PTE — เอกสารหลักที่สร้างขึ้นโดยผู้เชี่ยวชาญที่ดีที่สุดจากการวิเคราะห์อุบัติเหตุที่มีผู้ได้รับบาดเจ็บจากปัจจัยอันตรายที่มาพร้อมกับการทำงานของพลังงานไฟฟ้า

พฤติการณ์และเหตุผลในการให้บุคคลสัมผัสกระแสไฟฟ้า

เอกสารคำแนะนำด้านความปลอดภัยจำแนกสาเหตุสามกลุ่มที่อธิบายถึงไฟฟ้าช็อตของคนงาน:

1. การเข้าใกล้ชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าโดยเจตนาและไม่ตั้งใจโดยมีแรงดันไฟฟ้าในระยะที่น้อยกว่าที่ปลอดภัยหรือสัมผัสชิ้นส่วนเหล่านั้น

2. การเกิดขึ้นและพัฒนาการของสถานการณ์ฉุกเฉิน

3.การละเมิดข้อกำหนดที่ระบุไว้ในคู่มือที่กำหนดกฎพฤติกรรมของผู้ปฏิบัติงานในการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่มีอยู่

การประเมินอันตรายของการบาดเจ็บต่อบุคคลประกอบด้วยการพิจารณาโดยการคำนวณขนาดของกระแสน้ำที่ผ่านร่างกายของเหยื่อ ในเวลาเดียวกัน ต้องคำนึงถึงหลายสถานการณ์เมื่อหน้าสัมผัสสามารถเกิดขึ้นได้ในสถานที่สุ่มบนการติดตั้งระบบไฟฟ้า นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับพวกมันยังแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับหลายสาเหตุ รวมถึงเงื่อนไขและโหมดการทำงานของวงจรไฟฟ้า ลักษณะพลังงาน

สภาพการบาดเจ็บของบุคคลจากกระแสไฟฟ้า

เพื่อให้กระแสไหลผ่านร่างกายของเหยื่อจำเป็นต้องสร้างวงจรไฟฟ้าโดยเชื่อมต่อจุดที่มีความต่างศักย์อย่างน้อยสองจุดของวงจร - แรงดันไฟฟ้า เงื่อนไขต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้า:

1. การสัมผัสสองเฟสหรือสองขั้วพร้อมกันของขั้วต่างๆ (เฟส);

2. การสัมผัสเฟสเดียวหรือขั้วเดียวกับศักยภาพของวงจรเมื่อบุคคลมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยตรงกับศักย์ไฟฟ้าของโลก

3. สร้างการสัมผัสกับองค์ประกอบนำไฟฟ้าของการติดตั้งไฟฟ้าที่อยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้าโดยบังเอิญอันเป็นผลมาจากการพัฒนาของอุบัติเหตุ

4. ตกอยู่ภายใต้การกระทำของแรงดันสเต็ปเมื่อเกิดความต่างศักย์ระหว่างจุดที่ขาหรือส่วนอื่น ๆ ของร่างกายตั้งอยู่ในเวลาเดียวกัน

ในกรณีนี้ การสัมผัสทางไฟฟ้าของผู้ประสบเหตุกับส่วนที่มีกระแสไฟของการติดตั้งไฟฟ้าอาจเกิดขึ้น ซึ่ง PUE ถือว่าเป็นการสัมผัส:

1. โดยตรง;

2. หรือทางอ้อม

ในกรณีแรก มันถูกสร้างขึ้นโดยการสัมผัสโดยตรงกับชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าที่เชื่อมต่อภายใต้แรงดันไฟฟ้า และในกรณีที่สอง โดยการสัมผัสองค์ประกอบที่ไม่หุ้มฉนวนของวงจร เมื่อมีโอกาสที่อันตรายได้ผ่านเข้าไปในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ

เพื่อกำหนดเงื่อนไขสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของการติดตั้งระบบไฟฟ้าและเพื่อเตรียมสถานที่ทำงานสำหรับคนงานในนั้นจำเป็นต้องมี:

1. เพื่อวิเคราะห์กรณีของการสร้างเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับทางเดินของกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายของเจ้าหน้าที่บริการ

2. เปรียบเทียบค่าที่เป็นไปได้สูงสุดกับมาตรฐานขั้นต่ำที่อนุญาตในปัจจุบัน

3. ตัดสินใจดำเนินมาตรการเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้า

ลักษณะของการวิเคราะห์สภาพการบาดเจ็บของผู้คนในการติดตั้งระบบไฟฟ้า

ในการประมาณขนาดของกระแสที่ไหลผ่านร่างกายของเหยื่อในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงหรือกระแสสลับ จะใช้การกำหนดประเภทต่อไปนี้สำหรับ:

1. แนวต้าน:

• Rh — ในร่างกายมนุษย์

• R0 — สำหรับอุปกรณ์ต่อสายดิน

Ris — ชั้นฉนวนที่สัมพันธ์กับรูปร่างของโลก

2. กระแส:

Ih — ผ่านร่างกายมนุษย์

Iz — ลัดวงจรสู่สายดิน

3. ความเครียด;

Uc — วงจรที่มีกระแสสลับคงที่หรือเฟสเดียว

Ul — เชิงเส้น;

อัฟ — เฟส;

Upr — สัมผัส;

หู - ขั้นตอน

ในกรณีนี้ โครงร่างทั่วไปต่อไปนี้สำหรับการเชื่อมต่อเหยื่อกับวงจรแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายเป็นไปได้:

1. กระแสตรงที่:

• หน้าสัมผัสขั้วเดียวของหน้าสัมผัสลวดกับศักย์ไฟฟ้าที่แยกได้จากวงจรดิน

• การสัมผัสขั้วเดียวของศักย์วงจรกับขั้วดิน

• ติดต่อสองขั้ว;

2. เครือข่ายสามเฟสที่;

• การสัมผัสแบบเฟสเดียวกับหนึ่งในตัวนำที่มีศักยภาพ (กรณีทั่วไป);

• หน้าสัมผัสสองเฟส

วงจรผิดพลาดในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

การสัมผัสของมนุษย์ขั้วเดียวที่มีศักยภาพที่แยกได้จากโลก

ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้า Uc กระแส Ih จะผ่านความต้านทานฉนวนสองเท่าของตัวกลางผ่านวงจรที่สร้างขึ้นตามลำดับของศักยภาพของตัวนำล่าง ร่างกายของเหยื่อ (แขน-ขา) และห่วงกราวด์

การสัมผัสของมนุษย์แบบขั้วเดี่ยวกับศักย์ไฟฟ้าของขั้วกราวด์

ในวงจรนี้สถานการณ์จะเลวร้ายลงโดยการเชื่อมต่อกับวงจรกราวด์ของตัวนำที่มีศักยภาพที่มีความต้านทาน R0 ใกล้กับศูนย์และต่ำกว่าร่างกายของเหยื่อและชั้นฉนวนของสภาพแวดล้อมภายนอกมาก

ความแรงของกระแสที่ต้องการมีค่าประมาณเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟหลักต่อความต้านทานของร่างกายมนุษย์

การติดต่อของมนุษย์สองขั้วกับศักยภาพของเครือข่าย

แรงดันไฟหลักจ่ายโดยตรงกับร่างกายของเหยื่อ และกระแสผ่านร่างกายของเขาจะถูกจำกัดด้วยความต้านทานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

รูปแบบความผิดปกติทั่วไปในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส

การสร้างการติดต่อของมนุษย์ระหว่างศักยภาพของเฟสและกราวด์

โดยทั่วไปจะมีความต้านทานระหว่างแต่ละเฟสของวงจรและสร้างศักย์ไฟฟ้าและความจุของกราวด์ ศูนย์ของขดลวดของแหล่งจ่ายแรงดันมีความต้านทานทั่วไป Zn ซึ่งมีค่าแตกต่างกันไปในระบบสายดินของวงจร

สูตรสำหรับการคำนวณการนำไฟฟ้าของแต่ละวงจรและมูลค่ารวมของกระแส Ih ผ่านแรงดันเฟส Uf แสดงในรูปภาพตามสูตร

การก่อตัวของการติดต่อของมนุษย์ระหว่างสองขั้นตอน

ค่าและอันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือกระแสที่ไหลผ่านวงจรซึ่งสร้างขึ้นระหว่างการสัมผัสโดยตรงกับร่างกายของเหยื่อด้วยตัวนำเฟส ในกรณีนี้ กระแสบางส่วนสามารถผ่านไปตามเส้นทางผ่านพื้นและความต้านทานฉนวนของตัวกลาง

ลักษณะของสัมผัส biphasic

ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส การสัมผัสกันระหว่างสองศักย์ที่ต่างกันเป็นสิ่งที่อันตรายที่สุด ด้วยรูปแบบนี้บุคคลจะตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของความเครียดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

ในวงจรที่มีการจ่ายแรงดันคงที่ กระแสที่ไหลผ่านเหยื่อจะถูกคำนวณโดยสูตร Ih = Uc / Rh

ในเครือข่าย AC สามเฟส ค่านี้จะคำนวณตามอัตราส่วน Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh

เนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าเฉลี่ยของร่างกายมนุษย์คือ 1 กิโลโอห์ม เราคำนวณกระแสที่เกิดขึ้นในเครือข่ายด้วยแรงดันคงที่และแรงดันสลับ 220 โวลต์

ในกรณีแรกจะเป็น: Ih = 220/1000 = 0.22A ค่า 220 mA นี้เพียงพอสำหรับเหยื่อที่จะมีอาการกล้ามเนื้อเกร็งกระตุก เมื่อไม่ได้รับความช่วยเหลือ เขาไม่สามารถปลดปล่อยตัวเองจากผลกระทบของการสัมผัสโดยบังเอิญ ซึ่งก็คือกระแสที่กักไว้ได้อีกต่อไป

ในกรณีที่สอง Ih = (220·1.732)/1000= 0.38A ที่ค่า 380 mA นี้ มีความเสี่ยงร้ายแรงต่อการบาดเจ็บ

นอกจากนี้เรายังให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าในเครือข่ายสามเฟสที่มีแรงดันไฟฟ้าสลับ ตำแหน่งของความเป็นกลาง (สามารถแยกได้จากกราวด์หรือไฟฟ้าลัดวงจรที่เชื่อมต่อย้อนกลับ) มีอิทธิพลน้อยมากต่อค่าของกระแส Ih . ส่วนแบ่งหลักไม่ผ่านวงจรดิน แต่อยู่ระหว่างศักย์เฟส

หากบุคคลใช้อุปกรณ์ป้องกันที่ช่วยให้แยกออกจากรูปร่างของโลกได้อย่างน่าเชื่อถือจากนั้นในสถานการณ์เช่นนี้พวกเขาจะไร้ประโยชน์และจะไม่ช่วย

ลักษณะของก๊อกแบบเฟสเดียว

เครือข่ายสามเฟสที่มีสายดินที่เป็นกลางอย่างแน่นหนา

เหยื่อสัมผัสกับสายเฟสเส้นหนึ่งและตกลงไปใต้ความต่างศักย์ระหว่างสายไฟกับวงจรกราวด์ กรณีดังกล่าวเกิดขึ้นบ่อยที่สุด

แม้ว่าแรงดันไฟจากเฟสสู่ดินจะน้อยกว่าแรงดันไฟหลักถึง 1.732 เท่า แต่กรณีดังกล่าวก็ยังคงเป็นอันตราย อาการของเหยื่ออาจแย่ลง:

• โหมดเป็นกลางและคุณภาพการเชื่อมต่อ

• ความต้านทานไฟฟ้าของชั้นอิเล็กทริกของตัวนำที่สัมพันธ์กับศักยภาพของดิน

• ประเภทของรองเท้าและคุณสมบัติเป็นฉนวน

• ความต้านทานของดินที่ไซต์ของเหยื่อ

• ปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

ค่าของ Ih ปัจจุบันในกรณีนี้สามารถกำหนดได้จากอัตราส่วน:

Ih = อัพ / (Rh + Rb + Rp + R0).

จำได้ว่าความต้านทานของร่างกายมนุษย์ Rh, รองเท้า Rb, พื้น Rp และกราวด์ที่ R0 เป็นกลางมีหน่วยเป็นโอห์ม

ยิ่งตัวหารเล็กลงเท่าใดกระแสก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากพนักงานสวมรองเท้านำไฟฟ้า เท้าของเขาเปียกหรือเท้าของเขามีตะปูโลหะบุ และเขาอยู่บนพื้นโลหะหรือดินเปียกด้วย เราก็สามารถสรุปได้ว่า Rb = Rp = 0 ซึ่งรับประกันได้ว่า กรณีที่เลวร้ายที่สุดสำหรับชีวิตของเหยื่อ

Ih = อัพ / (Rh + R0).

ด้วยแรงดันเฟส 220 โวลต์ เราได้รับ Ih = 220/1000 = 0.22 A. หรือกระแสร้ายแรง 220 mA

ทีนี้มาคำนวณตัวเลือกเมื่อผู้ปฏิบัติงานใช้อุปกรณ์ป้องกัน: รองเท้าอิเล็กทริก (Rp = 45 kOhm) และฐานฉนวน (Rp = 100 kOhm)

Ih = 220/(1,000+ 45,000 + 10,000) = 0.0015 ก.

ได้รับค่ากระแสที่ปลอดภัย 1.5 mA

เครือข่ายสามเฟสที่มีความเป็นกลางแยก

ไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยตรงของความเป็นกลางของแหล่งกำเนิดปัจจุบันกับศักยภาพของกราวด์ แรงดันเฟสถูกนำไปใช้กับความต้านทานของชั้นฉนวน Rot ซึ่งมีค่าสูงมากซึ่งถูกควบคุมระหว่างการทำงานและบำรุงรักษาให้อยู่ในสภาพดีอย่างต่อเนื่อง

ห่วงโซ่ของกระแสไหลผ่านร่างกายมนุษย์ขึ้นอยู่กับค่านี้ในแต่ละขั้นตอนหากเราคำนึงถึงความต้านทานกระแสทุกชั้น ค่าของมันสามารถคำนวณได้โดยสูตร: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3))

ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด เมื่อมีการสร้างเงื่อนไขเพื่อให้มีการนำไฟฟ้าได้สูงสุดผ่านรองเท้าและพื้น นิพจน์จะอยู่ในรูปแบบ: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3))

หากเราพิจารณาเครือข่าย 220 โวลต์ที่มีชั้นฉนวน 90 kΩ เราจะได้รับ: Ih = 220 / (1,000+ (90000/3)) = 0.007 A กระแส 7 mA ดังกล่าวจะรู้สึกดี แต่ไม่สามารถทำให้เกิด บาดเจ็บสาหัส.

โปรดทราบว่าเราได้ละเว้นการต้านทานดินและรองเท้าในตัวอย่างนี้โดยเจตนา หากเราคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้ กระแสจะลดลงเป็นค่าที่ปลอดภัยตามลำดับ 0.0012 A หรือ 1.2 mA

สรุป:

1. ในระบบที่มีโหมดเป็นกลางแบบแยก จะช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยของคนงานได้ง่ายกว่า ขึ้นอยู่กับคุณภาพของชั้นอิเล็กทริกของสายไฟโดยตรง

2. ภายใต้สถานการณ์เดียวกัน การสัมผัสศักยภาพของเฟสเดียว วงจรที่มีสายดินเป็นกลางนั้นอันตรายกว่าวงจรแยก

โหมดฉุกเฉินของหน้าสัมผัสเฟสเดียวในเครือข่ายสามเฟสที่มีสายดินเป็นกลาง

ลองพิจารณากรณีของการสัมผัสตัวเครื่องโลหะของอุปกรณ์ไฟฟ้าหากฉนวนของชั้นอิเล็กทริกที่ศักย์ไฟฟ้าแตกอยู่ภายใน เมื่อมีคนสัมผัสร่างกายนี้ กระแสจะไหลผ่านร่างกายของพวกเขาไปที่กราวด์แล้วผ่านนิวทรัลไปยังแหล่งจ่ายแรงดัน

วงจรสมมูลแสดงในภาพด้านล่าง ความต้านทาน Rn เป็นของโหลดที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์

ความต้านทานของฉนวน Rot ร่วมกับ R0 และ Rh จำกัดกระแสสัมผัสระหว่างเฟส แสดงด้วยอัตราส่วน: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro)

ในกรณีนี้ ตามกฎแล้ว แม้ในขั้นตอนการออกแบบ การเลือกวัสดุสำหรับกรณีเมื่อ R0 = 0 พวกเขาพยายามปฏิบัติตามเงื่อนไข: Rf>(Uph /Ihg)- Rh

ค่าของ Ihg เรียกว่าเกณฑ์ของกระแสที่มองไม่เห็นซึ่งค่าที่บุคคลจะไม่รู้สึก

สรุปได้ว่า: ความต้านทานของชั้นอิเล็กทริกของชิ้นส่วนที่มีชีวิตทั้งหมดกับรูปร่างพื้นกำหนดระดับความปลอดภัยของการติดตั้งระบบไฟฟ้า

ด้วยเหตุผลนี้ ค่าความต้านทานดังกล่าวทั้งหมดจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานและรายงานจากตารางที่ได้รับอนุมัติ เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน ความต้านทานของฉนวนไม่ได้ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน แต่กระแสไฟรั่วที่ไหลผ่านระหว่างการทดสอบ

ขั้นตอนแรงดันไฟฟ้า

ในการติดตั้งระบบไฟฟ้า ด้วยเหตุผลต่างๆ นานา อุบัติเหตุสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเฟสศักย์สัมผัสกับลูปกราวด์โดยตรง หากบนสายไฟเหนือศีรษะตัวนำตัวใดตัวหนึ่งแตกภายใต้อิทธิพลของโหลดเชิงกลประเภทต่าง ๆ ในกรณีนี้จะเกิดสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกัน

ในกรณีนี้ กระแสจะถูกสร้างขึ้นที่จุดสัมผัสของตัวนำกับพื้น ซึ่งสร้างเขตการแพร่กระจายรอบจุดสัมผัส ซึ่งเป็นพื้นที่บนพื้นผิวที่มีศักย์ไฟฟ้าปรากฏขึ้น ค่าของมันขึ้นอยู่กับกระแสปิด Ic และสภาพดินที่เฉพาะเจาะจง r

บุคคลที่อยู่ภายในขอบเขตของโซนนี้ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงดึงของเท้า Ush ดังที่แสดงในครึ่งซ้ายของภาพ พื้นที่ของเขตการแพร่กระจายถูกล้อมรอบด้วยเส้นชั้นความสูงที่ไม่มีศักยภาพ

ค่าแรงดันสเต็ปคำนวณโดยสูตร: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2

คำนึงถึงแรงดันเฟสที่จุดจ่ายกระแส - Uz ซึ่งกำหนดโดยค่าสัมประสิทธิ์ของลักษณะการกระจายแรงดัน β1 และอิทธิพลของความต้านทานของรองเท้าและขา β2 ค่าของ β1 และ β2 เผยแพร่ในหนังสืออ้างอิง

ค่าของกระแสที่ไหลผ่านร่างกายของเหยื่อคำนวณโดยใช้นิพจน์: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh

ทางด้านขวาของภาพในตำแหน่งที่ 2 เหยื่อสัมผัสกับศักย์ไฟฟ้าของตัวนำ ได้รับอิทธิพลจากความต่างศักย์ระหว่างจุดสัมผัสมือกับเส้นสายดิน ซึ่งแสดงโดยแรงดันสัมผัส Upr

ในสถานการณ์นี้ กระแสจะถูกคำนวณโดยใช้นิพจน์: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

ค่าสัมประสิทธิ์การกระจาย α สามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใน 0 ÷ 1 และคำนึงถึงลักษณะที่ส่งผลต่อ Upr

ในสถานการณ์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณา จะใช้ข้อสรุปเดียวกันกับเมื่อทำการติดต่อแบบเฟสเดียวกับเหยื่อระหว่างการทำงานปกติของการติดตั้งระบบไฟฟ้า

หากบุคคลใดอยู่นอกเขตการแพร่กระจายปัจจุบัน พวกเขาอยู่ในเขตปลอดภัย