Bagaimana risiko cedera seseorang dinilai dari arus instalasi listrik di jaringan listrik dengan konfigurasi berbeda?

Pengetahuan tentang proses yang terjadi di instalasi listrik memungkinkan insinyur listrik untuk mengoperasikan peralatan dengan aman dengan voltase dan jenis arus apa pun, untuk melakukan pekerjaan perbaikan dan pemeliharaan sistem kelistrikan.

Untuk menghindari terjadinya kasus sengatan listrik pada suatu instalasi listrik, informasi yang terdapat pada PUE, PTB dan PTE — dokumen utama yang dibuat oleh spesialis terbaik berdasarkan analisis kecelakaan dengan orang yang terluka oleh faktor berbahaya yang menyertai pengoperasian energi listrik.

Keadaan dan alasan pemaparan seseorang terhadap arus listrik

Dokumen panduan keselamatan membedakan tiga kelompok penyebab yang menjelaskan sengatan listrik pada pekerja:

1. pendekatan yang disengaja, tidak disengaja ke bagian aktif dengan voltase pada jarak yang kurang aman atau menyentuhnya;

2. munculnya dan berkembangnya keadaan darurat;

3.pelanggaran persyaratan yang ditentukan dalam manual yang mengatur aturan perilaku pekerja di instalasi listrik yang ada.

Penilaian bahaya cedera pada seseorang terdiri dari penentuan dengan perhitungan besaran arus yang melewati tubuh korban. Pada saat yang sama, banyak situasi yang harus diperhitungkan ketika kontak dapat terjadi di tempat acak pada instalasi listrik. Selain itu, tegangan yang diberikan padanya bervariasi tergantung pada banyak alasan, termasuk kondisi dan mode pengoperasian rangkaian listrik, karakteristik energinya.

Kondisi cedera pada orang dari arus listrik

Agar arus mengalir melalui tubuh korban, perlu dibuat rangkaian listrik dengan menghubungkan minimal dua titik rangkaian yang memiliki beda potensial - tegangan. Kondisi berikut dapat terjadi dengan peralatan listrik:

1. Sentuhan dua fase atau dua kutub secara bersamaan dari kutub (fase) yang berbeda;

2. kontak fase tunggal atau kutub tunggal dengan potensial sirkuit, ketika seseorang memiliki hubungan galvanis langsung dengan potensial bumi;

3. secara tidak sengaja bersentuhan dengan elemen konduktif dari instalasi listrik yang bertegangan sebagai akibat dari perkembangan kecelakaan;

4. jatuh di bawah aksi tegangan langkah, ketika perbedaan potensial dibuat antara titik-titik di mana kaki atau bagian tubuh lainnya berada pada waktu yang bersamaan.

Dalam hal ini, kontak listrik korban dengan bagian instalasi listrik yang membawa arus dapat terjadi, yang dianggap oleh PUE sebagai sentuhan:

1. langsung;

2. atau tidak langsung.

Dalam kasus pertama, ini dibuat dengan kontak langsung dengan bagian aktif yang terhubung di bawah tegangan, dan yang kedua, dengan menyentuh elemen sirkuit yang tidak diisolasi ketika potensi berbahaya telah melewatinya jika terjadi kecelakaan.

Untuk menentukan kondisi pengoperasian instalasi listrik yang aman dan menyiapkan tempat kerja bagi pekerja di dalamnya, perlu:

1. menganalisis kasus-kasus kemungkinan pembuatan jalur untuk aliran arus listrik melalui badan personel layanan;

2. membandingkan nilai maksimum yang mungkin dengan standar minimum yang diperbolehkan saat ini;

3. membuat keputusan untuk menerapkan langkah-langkah untuk memastikan keamanan listrik.

Karakteristik analisis kondisi cedera pada orang di instalasi listrik

Untuk memperkirakan besarnya arus yang melewati tubuh korban dalam jaringan dengan tegangan DC atau AC, jenis sebutan berikut digunakan untuk:

1. resistensi:

• Rh—dalam tubuh manusia;

• R0 — untuk perangkat pentanahan;

Ris — lapisan isolasi relatif terhadap kontur bumi;

2. arus:

Ih—melalui tubuh manusia;

Iz — korsleting ke loop bumi;

3. penekanan;

Uc - sirkuit dengan arus bolak-balik konstan atau fase tunggal;

Ul—linier;

Uf—fase;

Upr—sentuhan;

Telinga - langkah.

Dalam hal ini, skema tipikal berikut untuk menghubungkan korban ke sirkuit tegangan di jaringan dimungkinkan:

1. arus searah pada:

• kontak kutub tunggal dari kontak kabel dengan potensial yang diisolasi dari sirkuit bumi;

• kontak unipolar dari potensial rangkaian dengan kutub yang diarde;

• kontak bipolar;

2. jaringan tiga fase pada;

• kontak fase tunggal dengan salah satu konduktor potensial (kasus umum);

• kontak dua fase.

Sirkuit kesalahan di sirkuit DC

Kontak manusia kutub tunggal dengan potensi yang diisolasi dari bumi

Di bawah pengaruh tegangan Uc, arus Ih melewati resistansi isolasi ganda dari medium melalui rangkaian potensial konduktor bawah yang dibuat secara berurutan, tubuh korban (lengan-kaki) dan loop tanah.

Kontak manusia kutub tunggal dengan potensi kutub tanah

Di sirkuit ini, situasinya diperparah dengan menghubungkan konduktor potensial ke sirkuit pentanahan dengan resistansi R0, mendekati nol dan jauh lebih rendah daripada tubuh korban dan lapisan isolasi lingkungan luar.

Kekuatan arus yang dibutuhkan kira-kira sama dengan rasio tegangan listrik terhadap resistansi tubuh manusia.

Kontak manusia bipolar dengan potensi jaringan

Tegangan listrik dialirkan langsung ke tubuh korban, dan arus yang melalui tubuhnya hanya dibatasi oleh hambatannya sendiri yang dapat diabaikan.

Pola gangguan umum pada rangkaian arus bolak-balik tiga fasa

Membangun kontak manusia antara potensial fase dan tanah

Pada dasarnya ada resistansi antara setiap fase rangkaian dan potensi tanah dan kapasitansi dibuat. Nol belitan sumber tegangan memiliki resistansi umum Zn, yang nilainya bervariasi dalam sistem pentanahan sirkuit yang berbeda.

Rumus untuk menghitung konduktivitas masing-masing rangkaian dan nilai total arus Ih melalui tegangan fasa Uf ditunjukkan pada gambar dengan rumusnya.

Pembentukan kontak manusia antara dua fase

Nilai dan bahaya terbesar adalah arus yang melewati sirkuit, yang tercipta antara kontak langsung tubuh korban dengan konduktor fase. Dalam hal ini, sebagian arus dapat melewati jalur melalui tanah dan resistansi isolasi media.

Karakteristik sentuhan biphasic

Di sirkuit DC dan AC tiga fase, membuat kontak antara dua potensi berbeda adalah yang paling berbahaya. Dengan skema ini, seseorang berada di bawah pengaruh stres terbesar.

Dalam rangkaian dengan suplai tegangan konstan, arus yang melalui korban dihitung dengan rumus Ih = Uc / Rh.

Dalam jaringan AC tiga fasa, nilai ini dihitung berdasarkan rasio Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Mengingat hambatan listrik rata-rata tubuh manusia adalah 1 kilohm, kami menghitung arus yang terjadi di jaringan dengan tegangan konstan dan bolak-balik 220 volt.

Dalam kasus pertama akan menjadi: Ih = 220/1000 = 0,22A. Nilai 220 mA ini cukup bagi korban untuk mengalami kontraksi otot kejang ketika, tanpa bantuan, dia tidak lagi dapat membebaskan dirinya dari efek sentuhan yang tidak disengaja - arus penahan.

Dalam kasus kedua Ih = (220·1,732)/1000= 0,38A. Pada nilai 380 mA ini, terdapat risiko cedera yang fatal.

Kami juga memperhatikan fakta bahwa dalam jaringan tiga fase dengan tegangan bolak-balik, posisi netral (dapat diisolasi dari ground atau hubung singkat terhubung terbalik) memiliki pengaruh yang sangat kecil pada nilai arus Ih . Bagian utamanya tidak melewati sirkuit bumi, tetapi antara potensial fase.

Jika seseorang telah menggunakan alat pelindung yang memastikan isolasi yang andal dari kontur bumi, maka dalam situasi seperti itu alat tersebut tidak akan berguna dan tidak akan membantu.

Karakteristik keran fase tunggal

Jaringan tiga fase dengan netral yang diarde dengan kokoh

Korban menyentuh salah satu kabel fase dan jatuh di bawah perbedaan potensial antara kabel itu dan sirkuit pentanahan. Kasus seperti itu paling sering terjadi.

Meskipun tegangan fasa ke bumi 1,732 kali lebih kecil dari tegangan listrik, kasus seperti itu tetap berbahaya. Kondisi korban dapat memburuk:

• mode netral dan kualitas koneksinya;

• hambatan listrik dari lapisan dielektrik konduktor relatif terhadap potensi tanah;

• jenis sepatu dan sifat dielektriknya;

• resistensi tanah di lokasi korban;

• faktor terkait lainnya.

Nilai Ih saat ini dalam hal ini dapat ditentukan dari rasio:

Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + R0).

Ingatlah bahwa resistansi tubuh manusia Rh, sepatu Rb, lantai Rp dan tanah pada R0 netral diambil dalam ohm.

Semakin kecil penyebutnya, semakin kuat arusnya. Jika, misalnya, seorang karyawan memakai sepatu konduktif, kakinya basah atau kakinya dilapisi paku logam, dan dia juga berada di lantai logam atau tanah basah, maka kita dapat mengasumsikan bahwa Rb = Rp = 0. Hal ini menjamin kasus terburuk bagi kehidupan korban.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Dengan tegangan fasa 220 volt, kita mendapatkan Ih = 220/1000 = 0,22 A. Atau arus mematikan 220 mA.

Sekarang mari kita hitung opsi ketika pekerja menggunakan alat pelindung: sepatu dielektrik (Rp = 45 kOhm) dan alas isolasi (Rp = 100 kOhm).

Ih = 220/(1000+ 45000 + 10000) = 0,0015 A.

Diperoleh nilai arus aman sebesar 1,5 mA.

Jaringan tiga fase dengan netral terisolasi

Tidak ada sambungan galvanik langsung dari netral sumber arus ke potensial ground. Tegangan fasa diterapkan pada resistansi pembusukan lapisan isolasi, yang memiliki nilai sangat tinggi, yang dikontrol selama operasi dan terus dipertahankan dalam kondisi baik.

Rantai aliran arus melalui tubuh manusia bergantung pada nilai ini di setiap fase.Jika kita memperhitungkan semua lapisan hambatan arus, maka nilainya dapat dihitung dengan rumus: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

Dalam kasus terburuk, ketika kondisi dibuat untuk konduktivitas maksimum melalui sepatu dan lantai, ekspresi akan berbentuk: Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Jika kita mempertimbangkan jaringan 220 volt dengan insulasi lapisan 90 kΩ, kita mendapatkan: Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Arus 7 mA seperti itu akan terasa nyaman, tetapi tidak dapat menyebabkan cedera fatal.

Perhatikan bahwa kami sengaja menghilangkan ketahanan terhadap tanah dan sepatu dalam contoh ini. Jika kita memperhitungkannya, arus akan turun ke nilai yang aman, di urutan 0,0012 A atau 1,2 mA.

Kesimpulan:

1. Dalam sistem dengan mode netral terisolasi, lebih mudah untuk memastikan keselamatan pekerja. Ini secara langsung tergantung pada kualitas lapisan dielektrik kabel;

2. Dalam keadaan yang sama, menyentuh potensi satu fase, sirkuit dengan netral yang diarde lebih berbahaya daripada yang terisolasi.

Mode darurat kontak fase tunggal dalam jaringan tiga fase dengan netral yang diarde

Mari kita pertimbangkan kasus menyentuh badan logam perangkat listrik, jika insulasi lapisan dielektrik pada potensial fase putus di dalamnya. Ketika seseorang menyentuh tubuh ini, arus akan mengalir melalui tubuhnya ke ground dan kemudian melalui netral ke sumber tegangan.

Rangkaian ekuivalen ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Resistensi Rn dimiliki oleh beban yang dibuat oleh perangkat.

Resistansi isolasi Membusuk bersama dengan R0 dan Rh membatasi arus kontak antar fasa. Hal ini dinyatakan dengan rasio: Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Dalam hal ini, sebagai aturan, bahkan pada tahap desain, memilih bahan untuk kasus ketika R0 = 0, mereka mencoba untuk memenuhi kondisi: Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

Nilai Ihg disebut ambang arus yang tidak terlihat, nilai yang tidak akan dirasakan seseorang.

Kami menyimpulkan: resistansi lapisan dielektrik semua bagian aktif terhadap kontur tanah menentukan tingkat keamanan instalasi listrik.

Untuk alasan ini, semua resistensi tersebut dinormalisasi dan dilaporkan dari tabel yang disetujui. Untuk tujuan yang sama, bukan resistansi isolasi itu sendiri yang dinormalisasi, tetapi arus bocor yang melewatinya selama pengujian.

Tegangan langkah

Dalam instalasi listrik, karena berbagai alasan, kecelakaan dapat terjadi ketika potensial fasa menyentuh loop tanah secara langsung. Jika pada saluran listrik overhead salah satu konduktor putus di bawah pengaruh berbagai jenis beban mekanis, maka situasi serupa terjadi dalam kasus ini.

Dalam hal ini, arus dihasilkan pada titik kontak konduktor dengan tanah, yang menciptakan zona difusi di sekitar titik kontak - area di permukaan tempat potensi listrik muncul. Nilainya bergantung pada arus penutup Ic dan kondisi tanah spesifik r.

Seseorang yang berada dalam batas zona ini berada di bawah pengaruh ketegangan kaki Ush, seperti yang ditunjukkan di bagian kiri gambar. Daerah zona difusi dibatasi oleh kontur dimana tidak ada potensial.

Nilai tegangan langkah dihitung dengan rumus: Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Ini memperhitungkan tegangan fasa pada titik distribusi arus — Uz, yang ditentukan oleh koefisien karakteristik distribusi tegangan β1 dan pengaruh resistansi sepatu dan kaki β2. Nilai β1 dan β2 dipublikasikan di buku referensi.

Nilai arus yang melewati tubuh korban dihitung menggunakan ekspresi: Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Di sisi kanan gambar, di posisi 2, korban menyentuh potensial tanah konduktor. Hal ini dipengaruhi oleh beda potensial antara titik kontak tangan dan kontur tanah, yang dinyatakan dengan tegangan sentuh Upr.

Dalam situasi ini, arus dihitung menggunakan ekspresi: Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Nilai koefisien dispersi α dapat bervariasi dalam 0 ÷ 1 dan memperhitungkan karakteristik yang memengaruhi Upr.

Dalam situasi yang dipertimbangkan, kesimpulan yang sama berlaku seperti saat melakukan kontak fase tunggal dengan korban selama pengoperasian normal instalasi listrik.

Jika seseorang berada di luar zona penyebaran saat ini, mereka berada di zona aman.