Mitä tapahtuu, kun neutraalijohdossa sattuu sähköisku?

Sähköjännetysperiaatteet

Normaalissa kolmivaiheisessa nelijohdisessa sähkölaitoksessa neutraalijäntevä (PEN-jäntevä tai N-jäntevä) on maanjätetty. Teoreettisesti neutraalijänten potentiaali on sama kuin maan. Kun kolmivaiheinen kuormitus on tasapainossa, neutraalijänteeseen ei juuri virtaa virtaa. Kuitenkin, kun ihminen koskettaa neutraalijäntevää ja neutraalijänteessä on vika, voi tapahtua sähköjännetysongelma.

Sähköjännetys tapahtuu pääasiassa siksi, että ihmiskehon läpi kulkee virtaa. Sähköjännityksen aiheuttama haitta ihmiskeholle liittyy tekijöihin kuten virtasuuruus ja -kestot sekä virran kulku. Yleensä ajatellaan, että kun virta (50Hz tai 60Hz) ihmiskehon läpi ylittää 10mA, se saattaa tehdä ihmiselle mahdottomaksi vapautua itsensä virtalähteestä. Kun virta ylittää 30mA, se voi johtaa vakaviin seurauksiin kuten sydämen fibrillaatioon.

Neutraalijänten viat, jotka voivat johtaa sähköjännitykseen

Neutraalijänten katkeaminen

Kun neutraalijäntevä katkeaa, kolmivaiheisen epätasapainon tapauksessa neutraalijännen potentiaali katkon jälkeen siirtyy. Esimerkiksi valaistuspiirissä, jossa on kolmivaiheinen nelijohdis, jos neutraalijäntevä katkeaa tietyssä kohdassa, jokaisen vaiheen kuormitukset (kuten lamput) eivät ole täysin samoja, joten virta, joka alkuperäisesti palasi virtalähteeseen neutraalijänteellä, ei voi virtaa normaalisti. Tällöin otetaan esimerkiksi vaihe, jolla on enemmän kuormitusta, osa tämän vaiheen virtasta muodostaa silmukan muiden vaiheiden kuormituksien ja neutraalijänten kautta, mikä tarkoittaa, että neutraalijännen potentiaali ei ole enää nolla ja se voi nousta korkeampaan jännitteeseen. Jos ihminen koskettaa tätä sähköistynyttä neutraalijäntevää, kehoon virtaa virtaa, mikä johtaa sähköjännetykseen.

Huono neutraalijänten yhteys

Huono yhteys neutraalijänten ja laitteen välillä tai jakeluasemassa neutraalijänten päätteessä on myös hyvin yleistä. Huono yhteys kasvattaa vastusta kyseisessä kohdassa. Ohmin lain mukaan U=IR, kun virta kulkee, huonossa yhteydessä tapahtuu jännitepudotus. Jos tämä jännitepudotus on riittävän suuri, neutraalijännen potentiaali poikkeaa maan potentiailta, ja kun ihminen koskettaa sitä, kehoon virtaa virta ja tapahtuu sähköjännetys.

Neutraalijänten ja vaihejänteen lyhytsulku ja sitten maavika (monimutkaisempi tilanne):

Tämä tilanne voi aiheuttaa neutraalijänteen vaarallisen jännitteen. Esimerkiksi sähkövälineen sisällä voi tapahtua neutraalijänteen ja vaihejänteen välillä lyhytsulku. Lyhytsulkun jälkeen suuri virta saattaa aiheuttaa suojalaitteen toiminnan. Kuitenkin, jos vika ei leikkaa kokonaan piiriä, tai jos maajärjestelmä ei ole täydellinen, osa lyhytsulkuvirta virtaa maahan maajärjestelmän kautta. Tällöin neutraalijäntevä voi olla jäännösjännite. Kun ihminen koskettaa neutraalijäntevää, tapahtuu sähköjännetys.

Sähköjännetyksen haittojen ilmaantuminen

Sähköjännetysvahingoitus

Kun virta kulkee ihmiskehon läpi, se aiheuttaa suoraan sähköjännetysvahinkoa tärkeille elimille kuten hermostolle ja sydämelle. Ihmiskeho tuntee pistelytunteen. Kun virta kasvaa, tunteeksi tulee voimakkaampi ja voi tapahtua lihaskouristuksia. Jos virta kestää kauan tai virta on suuri, se johtaa hengityksen lamaantumiseen ja sydämen pysähtymiseen. Esimerkiksi, kun virta, joka kulkee ihmiskehon läpi, ylittää useita kymmeniä milliamperiä, se voi aiheuttaa ventrikkelifibrillaation, joka on erittäin vaarallinen sydämen tahti, joka tekee sydämessä veren pumppaamisesta tehottoman ja vaarantaa elämän.

Sähköpalo

Samanaikaisesti, kun ihminen sähköjännetään koskettaessaan neutraalijäntevää, jos kosketuspisteessä syntyy kaari tai virta tuottaa lämpöä ihmiskehon sisällä, tapahtuu sähköpalo. Sähköpaloa aiheuttavien tekijöiden ovat virtasuuruuden, kosketusajan ja ihmiskehon vastuksen. Yleisesti ottaen, korkean jännitteen ja suuren virran sähköjännetys on altis aiheuttaa vakavia sähköpalovammoja. Sähköpalo ei vahingoita vain ihoa, vaan se voi aiheuttaa myös syvempää vahinkoa ihan alle, lihaksille ja luuille. Esimerkiksi, kun ihminen koskettaa neutraalijäntevää, jolla on suhteellisen korkea jännite, kosketuspiste voi näyttää sumenevalta ja karbonisoituna, ja ympäröivät kudokset voivat näyttää punaiselta, vesipussilaisten ja muiden lämpövahingon aiheuttamien oireiden vuoksi.