人体への傷害のリスクは、さまざまな構成の電気ネットワーク内の電気設備の電流によってどのように評価されますか?

電気設備内で行われるプロセスに関する知識により、電力エンジニアは、あらゆる電圧および種類の電流で機器を安全に操作し、電気システムの修理作業やメンテナンスを行うことができます。

電気設備への感電事故を避けるために、以下に記載されている情報をご覧ください。 PUE、PTBおよびPTE - 電気エネルギーの運用に伴う危険な要因によって負傷した人々の事故の分析に基づいて、最高の専門家によって作成された主要な文書。

人が電流にさらされる状況と理由

安全ガイダンス文書では、作業者の感電死の原因を 3 つのグループに分けて説明しています。

1. 電圧がかかっている充電部への意図的または非意図的な接近、または安全未満の距離での接触、または接触。

2. 緊急事態の発生と進展。

3.既存の電気設備における作業者の行動規則を定めたマニュアルに指定された要件への違反。

人への傷害の危険性の評価は、犠牲者の体を通過する電流の大きさを計算によって決定することにあります。同時に、電気設備上のランダムな場所で接触が発生する可能性がある場合、多くの状況を考慮する必要があります。さらに、それらに印加される電圧は、電気回路の条件や動作モード、エネルギー特性など、さまざまな理由によって異なります。

電流による人身傷害の条件

犠牲者の体に電流を流すには、電位差、つまり電圧のある回路の少なくとも2つの点を接続して電気回路を作成する必要があります。電気機器では次のような状況が発生する可能性があります。

1. 異なる極 (位相) の 2 相または 2 極の同時接触。

2. 人がアース電位と直接ガルバニック接続している場合、回路電位との単相または単極の接触。

3. 事故の進行の結果、電圧がかかっていた電気設備の導電性要素と誤って接触した。

4. 脚または体の他の部分が同時に配置されている点間に電位差が生成される場合、ステップ電圧の作用に該当します。

この場合、被害者と電気設備の通電部分との電気接触が発生する可能性があり、これは PUE によって以下に触れたとみなされます。

1. 直接。

2. または間接的に。

前者の場合は、電圧下で接続された充電部との直接接触によって発生し、後者の場合は、事故時に危険な電位が回路の非絶縁要素を通過したときに、回路の非絶縁要素に触れることによって発生します。

電気設備を安全に操作するための条件を決定し、そこでの作業員のための作業場を準備するには、次のことが必要です。

1. サービス要員の身体に電流が流れる経路が形成される可能性があるケースを分析する。

2. 可能な最大値を現在の最小許容基準と比較します。

3. 電気の安全性を確保するための措置を講じる決定を下します。

電気設備における人の傷害状況の分析の特徴

DC または AC 電圧のネットワーク内で被害者の身体を通過する電流の大きさを推定するには、次の種類の指定が使用されます。

1.抵抗:

• Rh — 人間の体内。

• R0 — 接地装置用。

Ris — 地球の輪郭に対する絶縁層。

2.電流:

Ih — 人体を通して。

Iz — アースループへの短絡。

3. ストレス。

Uc — 定電流または単相交流の回路。

Ul — 線形。

Uf — 位相。

Upr — タッチ;

耳 - ステップ。

この場合、被害者をネットワーク内の電圧回路に接続するための次の一般的なスキームが可能です。

1. 直流電流:

• 接地回路から絶縁された電位を有するワイヤ接点の単極接点。

• 回路電位と接地極との単極接触。

• 双極接触。

2. 三相ネットワーク:

• 電位導体の 1 つとの単相接触 (一般化された場合)。

• 二相接触。

直流回路の故障回路

アースから隔離された電位を持つ単極の人体接触

電圧Ucの影響下で、電流Ihは、媒体の2倍の絶縁抵抗を通過し、下部導体の電位、犠牲者の体（腕と脚）、および接地ループの順に作成された回路を通過します。

接地極電位を持つ単極の人体接触

この回路では、ゼロに近く、犠牲者の身体や外部環境の絶縁層の抵抗値よりもはるかに低い抵抗値R0を持つ電位導体を接地回路に接続することにより、状況はさらに悪化します。

必要な電流の強さは、主電源電圧と人体の抵抗の比にほぼ等しくなります。

双極性障害の人間とネットワークの可能性との接触

主電源電圧は被害者の体に直接印加され、被害者の体を流れる電流は被害者自身の無視できる抵抗によってのみ制限されます。

三相交流回路の一般的な故障パターン

相電位とアースの間に人間の接触を確立する

基本的に回路の各相と接地電位の間には抵抗があり、容量が生じます。電圧源の巻線のゼロ点には一般化された抵抗 Zn があり、その値は回路の接地システムによって異なります。

各回路の導電率と相電圧 Uf を流れる電流 Ih の合計値を計算するための式が、式によって図に示されています。

2つのフェーズ間の人間的接触の形成

最大の価値と危険性は、犠牲者の身体と相導体との直接接触の間に生成される、回路を通過する電流です。この場合、電流の一部はグランドと媒体の絶縁抵抗を通る経路に沿って流れる可能性があります。

二相性タッチの特徴

DC 回路および三相 AC 回路では、2 つの異なる電位間の接触が最も危険です。この計画では、人は最大のストレスの影響下に陥ります。

定電圧電源を備えた回路では、犠牲電流は式 Ih = Uc / Rh で計算されます。

三相 AC ネットワークでは、この値は比率 Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh に従って計算されます。

人体の平均電気抵抗が 1 キロオームであるとすると、220 ボルトの一定の交流電圧でネットワーク内に発生する電流を計算します。

最初のケースでは、Ih = 220/1000 = 0.22A となります。この 220 mA という値は、被害者が補助なしでは偶発的な接触による影響、つまり保持電流から逃れることができなくなったときに、けいれん的な筋肉の収縮に苦しむのに十分な値です。

2 番目のケースでは、Ih = (220 · 1.732)/1000 = 0.38A となります。この 380 mA の値では、致命的な怪我の危険があります。

また、交流電圧の三相ネットワークでは、中性点の位置 (地面または逆接続短絡から絶縁することができる) が電流 Ih の値にほとんど影響を与えないという事実にも注目します。その主な割合はアース回路を通過せず、相電位間を通過します。

人が地球の輪郭から確実に隔離されるように保護具を適用している場合、そのような状況ではそれらは役に立たず、役に立ちません。

単相タップの特徴

しっかりと接地された中性線を備えた三相ネットワーク

被害者は相線の 1 つに触れ、それと接地回路の間の電位差に陥ります。このようなケースは最も頻繁に発生します。

相対地間電圧は主電源電圧の 1.732 分の 1 ですが、このような場合は依然として危険です。被害者の状態は悪化する可能性があります。

• ニュートラルモードとその接続品質。

• 接地電位に対する導体の誘電体層の電気抵抗。

• 靴の種類とその誘電特性。

• 被害者の現場の土壌耐性。

• その他の関連要因。

この場合の電流 Ih の値は、次の比率から決定できます。

Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + R0)。

人体 Rh、靴 Rb、床 Rp、中性点 R0 の地面の抵抗がオームで表されていることを思い出してください。

分母が小さいほど、電流は強くなります。たとえば、従業員が導電性の靴を履いていて、足が濡れているか、足に金属釘が打たれていて、さらに金属の床や濡れた土の上にいる場合、Rb = Rp = 0 であると仮定できます。これにより、被害者の人生にとって最悪の事態。

Ih = Uph / (Rh + R0)。

相電圧が 220 ボルトの場合、Ih = 220/1000 = 0.22 A になります。つまり、致死電流は 220 mA になります。

ここで、作業者が保護具、誘電靴 (Rp = 45 kOhm) と絶縁ベース (Rp = 100 kOhm) を使用する場合のオプションを計算してみましょう。

Ih = 220/(1000+45000+10000) = 0.0015 A。

安全な電流値1.5mAが得られました。

絶縁された中性点を備えた三相ネットワーク

電流源の中性点と接地電位との直接的なガルバニック接続はありません。相電圧は絶縁層の抵抗 Rot に印加され、その抵抗値は非常に高く、動作中に制御され、常に良好な状態に維持されます。

人体を流れる一連の電流は、各段階のこの値に依存します。すべての層の電流抵抗を考慮すると、その値は次の式で計算できます: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3))。

最悪の場合、靴と床の伝導率が最大になる条件が作られると、式は次の形式になります: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3))。

90 kΩ の層絶縁を持つ 220 ボルトのネットワークを考慮すると、次のようになります: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0.007 A。このような 7 mA の電流は快適ですが、問題を引き起こすことはできません。致命傷。

この例では、土壌と靴の抵抗を意図的に省略していることに注意してください。それらを考慮すると、電流は 0.0012 A または 1.2 mA 程度の安全な値まで減少します。

結論:

1. 分離ニュートラルモードを備えたシステムでは、作業者の安全を確保することが容易になります。これは、ワイヤの誘電体層の品質に直接依存します。

2. 同じ状況下で、1 つの相の電位に触れると、中性点が接地された回路は絶縁された回路よりも危険です。

接地された中性点を備えた三相ネットワーク内の単相接点の緊急モード

相電位にある誘電体層の絶縁が内部で破壊された場合に、電気機器の金属本体に触れた場合を考えてみましょう。人がこの身体に触れると、電流が身体を通ってアースに流れ、その後中性線を通って電圧源に流れます。

等価回路は下の図に示されています。抵抗 Rn は、デバイスによって生成される負荷によって所有されます。

絶縁抵抗 Rot と R0 および Rh は、相間の接触電流を制限します。 Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro) の比で表されます。

この場合、原則として、設計段階でも R0 = 0 の場合の材料を選択し、Rf>(Uph /Ihg)-Rh の条件を満たそうとします。

Ihgの値は、人が感じない微小電流の閾値と呼ばれます。

結論として、すべての充電部の誘電体層の接地輪郭に対する抵抗によって、電気設備の安全性の程度が決まります。

このため、そのような抵抗はすべて正規化され、承認された表から報告されます。同じ目的で、絶縁抵抗自体ではなく、試験中に絶縁抵抗を通過する漏れ電流が正規化されます。

ステップ電圧

電気設備では、さまざまな理由により、相電位がグランド ループに直接接触すると事故が発生する可能性があります。架空送電線の導体の 1 つがさまざまな種類の機械的負荷の影響で断線した場合、この場合も同様の状況が発生します。

この場合、導体と地面の接触点で電流が発生し、接触点の周囲に拡散ゾーン、つまり表面に電位が現れる領域が形成されます。その値は閉鎖電流 Ic と特定の土壌条件 r によって異なります。

このゾーンの範囲内にある人は、図の左半分に示すように、ウシュ足の緊張の影響下にあります。拡散ゾーンの領域は、電位が存在しない輪郭によって境界付けられます。

ステップ電圧値は、Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2 の式で計算されます。

これは、電流分配点での相電圧 — Uz を考慮します。これは、電圧分配特性の係数 β1 と靴と脚の抵抗の影響 β2 によって決まります。 β1とβ2の値は参考書などに掲載されています。

被害者の身体を流れる電流の値は、Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh という式を使用して計算されます。

図の右側の位置 2 で、犠牲者は導体の接地電位に接触します。これは、手の接触点と接地輪郭の間の電位差の影響を受け、タッチ電圧 Upr で表されます。

この状況では、電流は次の式を使用して計算されます: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

分散係数 α の値は 0 ÷ 1 の範囲で変化し、Upr に影響を与える特性を考慮に入れます。

検討中の状況では、電気設備の通常動作中に被害者と単相接触する場合と同じ結論が当てはまります。

人が現在の分散ゾーンの外にいる場合、その人は安全ゾーンにいます。