Co się dzieje, gdy dochodzi do porażenia elektrycznego w przewodzie neutralnym

Zasady porażenia prądem

W normalnym systemie zasilania trójfazowym czteroprzewodowym przewód neutralny (PEN lub N) jest uziemiony. Teoretycznie potencjał przewodu neutralnego jest taki sam jak ziemi. Gdy obciążenie trójfazowe jest zrównoważone, prawie żaden prąd nie płynie przez przewód neutralny. Jednakże, gdy osoba dotknie przewodu neutralnego, a wystąpi awaria przewodu neutralnego, może dojść do wypadku spowodowanego porażeniem prądem.

Porażenie prądem występuje głównie dlatego, że prąd płynie przez ciało człowieka. Stopień szkód spowodowanych porażeniem prądem dla organizmu ludzkiego zależy od czynników takich jak wielkość i czas trwania prądu płynącego przez ciało oraz ścieżka prądu. Ogólnie uważa się, że gdy prąd sieciowy o częstotliwości 50Hz lub 60Hz przepływający przez ciało człowieka przekracza 10mA, może to uniemożliwić osobie oderwanie się od źródła zasilania. Gdy prąd przekracza 30mA, może to prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak migotanie serca.

Warunki awarii przewodu neutralnego, które mogą prowadzić do porażenia prądem

Przerwanie przewodu neutralnego

Gdy przewód neutralny zostaje przerwany, w przypadku nierównowagi trójfazowej, potencjał przewodu neutralnego po punkcie przerwania przesunie się. Na przykład, w obwodzie oświetleniowym z systemem trójfazowym czteroprzewodowym, jeśli przewód neutralny zostanie przerwany w pewnym miejscu, ze względu na fakt, że obciążenia każdej fazy (np. lampy) nie są całkowicie takie same, prąd, który pierwotnie wracał do źródła zasilania przez przewód neutralny, nie będzie mógł płynąć normalnie. W tym momencie, biorąc za przykład fazę z większym obciążeniem, część prądu tej fazy utworzy pętlę przez obciążenia i przewody neutralne innych faz, co sprawi, że potencjał przewodu neutralnego nie będzie już równy zero i może wzrosnąć do wyższego napięcia. Jeśli osoba dotknie tego aktywnego przewodu neutralnego, prąd popłynie przez ciało, powodując porażenie prądem.

Słabe połączenie przewodu neutralnego

Słabe połączenie w punkcie łączenia przewodu neutralnego z urządzeniem lub w rozdzielczym skrzynce terminalnej przewodu neutralnego jest również bardzo powszechne. Słabe połączenie spowoduje wzrost oporu w tym punkcie. Zgodnie z prawem Ohma U=IR, gdy prąd przepływa, wystąpi spadek napięcia w punkcie słabego połączenia. Jeśli ten spadek napięcia jest wystarczająco duży, aby potencjał przewodu neutralnego odbiegł od potencjału ziemi, kiedy osoba go dotknie, prąd popłynie i spowoduje porażenie prądem.

Krótkie spięcie między przewodem neutralnym a przewodem fazowym, a następnie uszkodzenie uziemienia (bardziej złożona sytuacja):

Ta sytuacja może spowodować, że przewód neutralny będzie miał niebezpieczne napięcie. Na przykład, wewnątrz urządzenia elektrycznego występuje krótkie spięcie między przewodem neutralnym a przewodem fazowym. Duży prąd po krótkim spięciu może spowodować działanie urządzenia ochronnego. Jednakże, jeśli uszkodzenie nie przetnie całkowicie obwodu, lub ze względu na niedoskonałe systemy uziemienia, część prądu krótkiego spięcia przepłynie do ziemi przez urządzenie uziemiające. W tym momencie przewód neutralny może mieć pewne napięcie pozostałe. Kiedy osoba dotknie przewodu neutralnego, stanie się ofiarą porażenia prądem.

Manifestacje szkód spowodowanych porażeniem prądem

Obrażenia spowodowane porażeniem prądem

Gdy prąd przepływa przez ciało człowieka, powoduje bezpośrednią szkodę dla ważnych narządów, takich jak układ nerwowy i serce. Człowiek odczuwa drżenie. Wraz ze wzrostem prądu, to uczucie staje się silniejsze, a mogą wystąpić skurcz mięśni. Jeśli prąd trwa długo lub jest duży, może prowadzić do paraliżu oddechowego i zatrzymania krążenia. Na przykład, gdy prąd przepływający przez ciało człowieka osiąga kilkadziesiąt miliamper lub więcej, może to spowodować fibrilację komór, co jest bardzo niebezpieczną arytmia, która sprawi, że serce nie będzie mogło efektywnie pompować krwi, zagrożając życiem.

Oparzenie prądem

Podczas gdy osoba dostaje porażenie prądem dotykając przewodu neutralnego, jeśli w punkcie kontaktu powstanie łuk albo prąd generuje ciepło wewnątrz ciała, wystąpi oparzenie prądem. Stopień oparzenia prądem zależy od czynników takich jak wielkość prądu, czas kontaktu i opór ciała ludzkiego. Ogólnie rzecz biorąc, porażenie prądem o wysokim napięciu i dużym prądzie jest bardziej prawdopodobne, aby spowodować ciężkie oparzenia prądem. Oparzenia prądem nie tylko uszkadzają skórę, ale mogą również powodować głębokie obrażenia tkanki podskórnej, mięśni i kości. Na przykład, gdy osoba dotknie przewodu neutralnego o stosunkowo wysokim napięciu, punkt kontaktu może być zwęglony i uwęglony, a otaczające tkanki będą miały czerwienię, pęcherze i inne objawy spowodowane uszkodzeniami termicznymi.