Què passa quan hi ha una descàrrega elèctrica en un fil neutre?

Principis de l'electrocussió

En un sistema d'abastament d'energia elèctrica normal de tres fases i quatre fils, el fil neutre (fil PEN o N) està a terra. Teòricament, el potencial del fil neutre és el mateix que el de la terra. Quan la càrrega de les tres fases està equilibrada, gairebé no hi ha corrent que passi pel fil neutre. No obstant això, quan una persona toca el fil neutre i hi ha un defecte en aquest, pot succeir un accident d'electrocussió.

L'electrocussió ocorre principalment perquè hi ha corrent que passa pel cos humà. El grau de dany causat per l'electrocussió al cos humà està relacionat amb factors com la magnitud i la durada de la corrent que passa pel cos i el camí de la corrent. Generalment, es considera que quan la corrent de freqüència d'energia (50Hz o 60Hz) que passa pel cos humà supera els 10mA, pot ser impossible per una persona deslliurar-se de la font d'energia de manera independent. Quan la corrent supera els 30mA, pot conduir a conseqüències greus com la fibril·lació ventricular.

Condicions de defecte del fil neutre que poden provocar electrocussió

Ruptura del fil neutre

Quan el fil neutre es trenca, en cas d'equilibri de les tres fases, el potencial del fil neutre després del punt de ruptura es desplaçarà. Per exemple, en un circuit d'il·luminació de tres fases i quatre fils, si el fil neutre es trenca en un lloc determinat, degut al fet que les càrregues de cada fase (com ara les llums) no poden ser completament iguals, la corrent que originalment retornava a la font d'energia a través del fil neutre no pot fluir normalment. En aquest moment, prenent com a exemple la fase amb més càrrega, part de la corrent d'aquesta fase formarà un bucle a través de les càrregues i els fils neutres d'altres fases, fent que el potencial del fil neutre ja no sigui zero i pugui augmentar a un voltatge més alt. Si una persona toca aquest fil neutre viva en aquest moment, hi haurà corrent que passarà pel cos, provocant una electrocussió.

Contacte deficient del fil neutre

El contacte deficient al punt de connexió del fil neutre amb l'equipament o al terminal del fil neutre en la caixa de distribució també és molt comú. El contacte deficient farà que la resistència en aquest punt augmenti. Segons la llei d'Ohm U=IR, quan hi ha corrent que passa, hi haurà una caiguda de tensió al punt de contacte deficient. Si aquesta caiguda de tensió és prou gran per fer que el potencial del fil neutre s'allunyi del potencial de terra, quan una persona el toqui, hi haurà corrent que passarà i provocarà una electrocussió.

Curtcircuit entre el fil neutre i el fil de fase i després un defecte a terra (una situació més complexa):

Aquesta situació pot fer que el fil neutre tingui un voltatge perillos. Per exemple, dins d'un equipament elèctric, es produeix un curtcircuit entre el fil neutre i el fil de fase. La corrent elevada després del curtcircuit pot fer actuar el dispositiu de protecció. No obstant això, si el defecte no talla completament el circuit, o a causa d'un sistema de terra imperfecte, una part de la corrent de curtcircuit fluirà a la terra a través del dispositiu de terra. En aquest moment, el fil neutre pot tenir un cert voltatge residual. Quan una persona toca el fil neutre, s'electrocutarà.

Manifestacions de dany per l'electrocussió

Dany per electrocussió

Quan la corrent passa pel cos humà, causarà danys directes d'electrocussió a òrgans importants com el sistema nerviós i el cor. El cos humà sentirà una sensació de picor. A mesura que la corrent augmenta, aquesta sensació es farà més forta i podrien produir-se espasmes musculars. Si la corrent dura molt de temps o la corrent és gran, portarà a paralisi respiratòria i parada cardíaca. Per exemple, quan la corrent que passa pel cos humà arriba a diversos deu milliamperes o més, pot causar fibril·lació ventricular, que és una arritmia molt perillosa que farà que el cor no pugui bombear la sang eficientment i posarà en perill la vida.

Electroescaldatura

Alhora que una persona es electrocuta tocant el fil neutre, si es genera un arc al punt de contacte o la corrent genera calor dins del cos humà, es produirà una electroescaldatura. El grau d'electroescaldatura està relacionat amb factors com la magnitud de la corrent, el temps de contacte i la resistència del cos humà. En general, l'electrocussió amb alta tensió i corrent gran té més probabilitats de causar electroescaldatures greus. Les electroescaldatures no només danysen la pell sinó que també poden causar ferides profundes als teixits subcutanis, músculs i ossos. Per exemple, quan una persona toca el fil neutre amb una tensió relativament alta, el punt de contacte pot aparèixer escorxat i carbonitzat, i els teixits circumdants també apareixeran vermells, amb ampolles i altres condicions degudes al dany tèrmic.