Чаще всего электроустановки напряжением до 1000 В работают от четырехпроводных сетей с глухозаземленной нейтралью1.
1 Нейтралью называется нейтральная точка источника питания (генератора, трансформатора).

Электрические сети с глухозаземленной нейтралью используются для питания основной массы электроустановок, работающих под напряжением 380/220 В (электродвигатели, осветительные приборы, установки электронагрева, бытовая электроаппаратура и др.).
При повышенных требованиях безопасности используют сети с изолированной от земли нейтралью. Они используются для питания электроустановок, работающих под напряжением до 1000 В, но гораздо менее распространены, чем предыдущие.
При работе с электроустановками возможно прикосновение операторов к токоведущим частям оборудования. Наиболее часто встречаются две схемы включения человека в электрическую сеть: двухфазная – присоединение человека к двум проводам и однофазная – включение человека между проводом и землей.
Ток, протекающий через тело человека при двухфазном включении, независимо от режима нейтрали (глухозаземленная или изолированная), может быть рассчитан по закону Ома:


(20.3)
где

Vлин – линейное напряжение сети, В;
Rчел – сопротивление тела человека, Ом (Rчел = 1000 Ом).
Для сети с линейным напряжением 380 В ток поражения составит: Iчел = 380 В/1000 Ом = 0,38 А = 380 мА. Этот ток, безусловно, смертелен для человека, так как величина фибрилляционного тока составляет всего 100 мА. На практике случаи двухфазного включения человека в электрическую сеть происходят гораздо реже, чем однофазного включения, и могут происходить при замене плавких предохранителей, в случае прикосновения к двум проводникам с поврежденной изоляцией и в ряде других случаев.
Чаще на практике встречается однофазное включение человека в электрическую сеть. В этом случае ток поражения Iчел зависит оттого, заземлена нейтраль источника тока или нет. Если человек прикоснется к фазному проводу с нарушенной изоляцией при заземленной нейтрали, то через него пройдет ток, определяемый выражением:


(20.4)
где Vф – фазное напряжение1, В; Rп – сопротивление участка пола, имеющего соприкосновение со ступнями ног. Ом; Rчел - сопротивление тела человека, Ом; Rоб – сопротивление обуви. Ом; R0 – сопротивление заземления нейтрали, Ом.
1 Фазное напряжение – это напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или между фазным и нулевым проводами. Существует следующая связь между линейным (Vл) и фазным (Vф) напряжениями: .

Рассчитаем величину тока поражения для случая, когда человек стоит на мокром металлическом полу (Rп = 0) во влажной обуви (Rоб = 0), по следующей формуле:


(20.5)
Этот ток является опасным, так как существенно превышает уровень фибрилляционного тока.
Рассмотрим теперь, как определяется ток поражения (Iчел) в электрических сетях с изолированной нейтралью при однофазном включении человека в сеть. Если сеть имеет небольшую протяженность и емкостью проводов относительно земли можно пренебречь, Iчел можно рассчитать по формуле:


(20.6)
где Rиз – сопротивление изоляции проводов, Ом.
Если сопротивление изоляции стремится к нулю (оголенные провода), то данное выражение сводится к предыдущему (Iчел = Vф/Rчел) и ток поражения (при Vф = 220 В и Rчел = 1000 Ом) составит 220 мА. Рассмотрим, как влияет сопротивление изоляции на Iчел. Пусть сопротивление изоляции мало (Rиз = 3000 Ом).
Тогда . Этот ток также опасен, так как превышает величину фибрилляционного тока.
Если сопротивление изоляции имеет большое значение (например, Rиз = 300 000 Ом), то
(20.7)
т. е. опасность поражения электрическим током значительно уменьшается.
Из представленного примера следует, что изоляция токопроводов является одной из основных мер электрозащиты.
В производственных условиях возможны случаи обрыва электрических проводов и падения их на землю или нарушение изоляции кабеля, находящегося в земле. При этом вокруг любого проводника, оказавшегося на земле или в земле, образуется зона растекания тока. Если человек окажется в этой зоне и будет стоять на поверхности земли, имеющей различные электрические потенциалы в местах, где расположены ступни его ног, то по длине шага возникает шаговое напряжение Vш (рис. 20.2). Шаговым напряжением или напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага (0,8–1,0 м), на которых одновременно стоит человек.

Напряжение шага Vш определяется по формуле:


(20.8)
где

U1 – потенциал в точке касания земли одной ноги человека, В;
U11 – потенциал в точке касания земли второй ноги человека, В.
Наибольший электрический потенциал возникает в точке соприкосновения провода с землей. Опасность поражения человека шаговым напряжением повышается по мере приближения человека к месту замыкания провода на землю и при увеличении величины шага. Практически напряжение шага падает до нуля на расстоянии 20 м от точки падения провода. Выходить из зоны поражения следует мелкими шагами. Защитное действие оказывает обувь, обладающая изоляционными свойствами, например резиновая.

20.2. Защита человека от поражения электрическим током

Безопасность при работе с электроустановками обеспечивается применением различных технических и организационных мер. Они регламентированы действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Технические средства защиты от поражения электрическим током делятся на коллективные и индивидуальные, на средства, предупреждающие прикосновение людей к элементам сети, находящимся под напряжением, и средства, которые обеспечивают безопасность, если прикосновение все-таки произошло.
Основные способы и средства электрозащиты:


изоляция токопроводящих частей и ее непрерывный контроль;


установка оградительных устройств;


предупредительная сигнализация и блокировки;


использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов;


использование малых напряжений;


электрическое разделение сетей;


защитное заземление;


выравнивание потенциалов;


зануление;


защитное отключение;


средства индивидуальной электрозащиты.
Изоляция токопроводящих частей – одна из основных мер электробезопасности. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции токопроводящих частей электрических установок относительно земли должно быть не менее 0,5–10 М0м1. Различают рабочую, двойную и усиленную рабочую изоляцию.
1 1МОм – 106 Ом.

Рабочей называется изоляция, обеспечивающая нормальную работу электрической установки и защиту персонала от поражения электрическим током. Двойная изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной, используется в тех случаях, когда требуется обеспечить повышенную электробезопасность оборудования (например, ручного электроинструмента, бытовых электрических приборов и т.д.). Сопротивление двойной изоляции должно быть не менее 5 МОм, что в 10 раз превышает сопротивление обычной рабочей. В ряде случаев рабочую изоляцию выполняют настолько надежно, что ее электросопротивление составляет не менее 5 МОм и потому она обеспечивает такую же защиту от поражения током, как и двойная. Такую изоляцию называют усиленной рабочей изоляцией.
Существуют основные и дополнительные изолирующие средства. Основными называют такие электрозащитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение. Дополнительные электрозащитные средства усиливают изоляцию человека от токопроводящих частей и земли. В табл. 20.2 приведены основные сведения об изолирующих электрозащитных средствах.
Неизолированные токопроводящие части электроустановок, работающих под любым напряжением, должны быть надежно ограждены или расположены на недоступной высоте, чтобы исключить случайное прикосновение к ним человека. Конструктивно ограждения изготавливают из сплошных металлических листов или металлических сеток.
Для предупреждения об опасности поражения электрическим током используют различные звуковые, световые и цветовые сигнализаторы, устанавливаемые в зонах видимости и слышимости персонала. Кроме того, в конструкциях электроустановок предусмотрены блокировки – автоматические устройства, с помощью которых преграждается путь в опасную зону или предотвращаются

неправильные, опасные для человека действия.