Принципы электрического удара
В нормальной трехфазной четырехпроводной системе питания нейтральный провод (PEN-провод или N-провод) заземлен. Теоретически, потенциал нейтрального провода такой же, как у земли. Когда нагрузка по трем фазам сбалансирована, через нейтральный провод почти не протекает ток. Однако, когда человек касается нейтрального провода и в нем возникает неисправность, может произойти случай электрического удара.
Электрический удар происходит, главным образом, потому, что через человеческое тело протекает ток. Степень вреда, причиняемого электрическим ударом, зависит от таких факторов, как величина и продолжительность проходящего через тело тока, а также путь тока. Обычно считается, что при частоте тока промышленного питания (50 Гц или 60 Гц), превышающей 10 мА, человек может не суметь самостоятельно освободиться от источника питания. При токе, превышающем 30 мА, могут возникнуть серьезные последствия, такие как фибрилляция сердца.
Условия, при которых неисправности нейтрального провода могут привести к электрическому удару
Обрыв нейтрального провода
При обрыве нейтрального провода, в случае дисбаланса по трем фазам, потенциал нейтрального провода после точки обрыва изменится. Например, в цепи освещения с трехфазной четырехпроводной системой, если нейтральный провод оборвется в определенном месте, из-за того, что нагрузки каждой фазы (например, лампы) не могут быть полностью одинаковыми, ток, который ранее возвращался к источнику питания через нейтральный провод, не сможет нормально протекать. В этот момент, на примере фазы с большей нагрузкой, часть тока этой фазы образует путь через нагрузки и нейтральные провода других фаз, делая потенциал нейтрального провода отличным от нуля, и он может подняться до более высокого напряжения. Если человек коснется этого живого нейтрального провода, через его тело будет протекать ток, вызывая электрический удар.
Недостаточный контакт нейтрального провода
Недостаточный контакт в точке соединения нейтрального провода с оборудованием или на нейтральном выводе в распределительном щите также очень распространен. Недостаточный контакт приводит к увеличению сопротивления в этой точке. Согласно закону Ома U=IR, при наличии тока в этой точке возникнет падение напряжения. Если это падение напряжения достаточно велико, чтобы потенциал нейтрального провода отклонился от потенциала земли, при касании человеком, через него будет протекать ток, вызывая электрический удар.
Короткое замыкание между нейтральным и фазным проводами, а затем их заземление (более сложная ситуация):
Эта ситуация может привести к тому, что на нейтральном проводе появится опасное напряжение. Например, внутри электрооборудования происходит короткое замыкание между нейтральным и фазным проводами. Большой ток после короткого замыкания может вызвать срабатывание защитного устройства. Однако, если неисправность не полностью разомкнет цепь, или из-за неполноценной системы заземления, часть тока короткого замыкания будет протекать в землю через устройство заземления. В этот момент на нейтральном проводе может появиться некоторое остаточное напряжение. При касании человеком нейтрального провода, он получит электрический удар.
Манифестации вреда от электрического удара
Травмы от электрического удара
Когда ток проходит через человеческое тело, он наносит прямые повреждения важным органам, таким как нервная система и сердце. Человек почувствует покалывание. По мере увеличения тока это ощущение становится сильнее, и могут возникнуть мышечные спазмы. Если ток длится долго или его величина велика, это может привести к параличу дыхания и остановке сердца. Например, когда ток, проходящий через человеческое тело, достигает нескольких десятков миллиампер или более, может возникнуть желудочковая фибрилляция, которая является очень опасным нарушением ритма сердца, делающим невозможным эффективную перекачку крови и угрожающим жизни.
Электрические ожоги
В то же время, когда человек получает электрический удар, касаясь нейтрального провода, если в точке контакта образуется дуга или ток генерирует тепло внутри тела, возникнут электрические ожоги. Степень электрического ожога зависит от таких факторов, как величина тока, время контакта и сопротивление тела человека. Обычно, электрический удар при высоком напряжении и большом токе более вероятно приведет к серьезным электрическим ожогам. Электрические ожоги не только повреждают кожу, но могут также вызывать глубокие травмы подкожных тканей, мышц и костей. Например, когда человек касается нейтрального провода с относительно высоким напряжением, в точке контакта может появиться обугливание и карбонизация, а окружающие ткани будут красными, с пузырями и другими признаками термического повреждения.
