Comment est évalué le risque de blessure d'une personne par le courant d'une installation électrique dans des réseaux électriques de configurations différentes ?

La connaissance des processus qui se déroulent dans les installations électriques permet aux ingénieurs électriciens de faire fonctionner en toute sécurité des équipements avec n'importe quelle tension et type de courant, d'effectuer des travaux de réparation et de maintenance des systèmes électriques.

Afin d'éviter les chocs électriques sur une installation électrique, les informations contenues dans PUE, PTB et PTE - les principaux documents créés par les meilleurs spécialistes basés sur l'analyse des accidents avec des personnes blessées par des facteurs dangereux accompagnant le fonctionnement de l'énergie électrique.

Circonstances et raisons d'exposer une personne au courant électrique

Les guides de sécurité distinguent trois groupes de causes expliquant l'électrocution des travailleurs :

1. approche intentionnelle et non intentionnelle de pièces sous tension avec une tension à une distance inférieure à la sécurité ou en les touchant ;

2. émergence et développement de situations d'urgence ;

3.violation des exigences spécifiées dans les manuels prescrivant les règles de comportement des travailleurs dans les installations électriques existantes.

L'évaluation du danger de blessure d'une personne consiste à déterminer par des calculs l'intensité des courants qui traversent le corps de la victime. Parallèlement, de nombreuses situations doivent être prises en compte lorsque des contacts peuvent se produire à des endroits aléatoires d'une installation électrique. De plus, la tension qui leur est appliquée varie en fonction de nombreuses raisons, notamment les conditions et modes de fonctionnement du circuit électrique, ses caractéristiques énergétiques.

Conditions de blessure des personnes par le courant électrique

Pour que le courant circule dans le corps de la victime, il est nécessaire de créer un circuit électrique en connectant au moins deux points du circuit présentant une différence de potentiel - tension. Les conditions suivantes peuvent se produire avec un équipement électrique :

1. Contact biphasé ou bipolaire simultané de différents pôles (phases);

2. contact monophasé ou unipolaire avec le potentiel du circuit, lorsqu'une personne a une connexion galvanique directe avec le potentiel de terre ;

3. créer accidentellement un contact avec des éléments conducteurs de l'installation électrique qui étaient sous tension à la suite du développement de l'accident ;

4. tombant sous l'action de la tension de pas, lorsqu'une différence de potentiel est créée entre les points sur lesquels se trouvent les jambes ou d'autres parties du corps en même temps.

Dans ce cas, un contact électrique de la victime avec la partie sous tension de l'installation électrique peut se produire, ce qui est considéré par le PUE comme touchant :

1. directement ;

2. ou indirectement.

Dans le premier cas, il est créé par contact direct avec une partie sous tension connectée sous tension, et dans le second, en touchant des éléments non isolés du circuit lorsqu'un potentiel dangereux les a traversés en cas d'accident.

Afin de déterminer les conditions d'exploitation en toute sécurité d'une installation électrique et de préparer un lieu de travail pour les travailleurs qui s'y trouvent, il est nécessaire:

1. analyser les cas de création éventuelle de chemins pour le passage du courant électrique à travers le corps du personnel de service ;

2. compare sa valeur maximale possible avec les normes minimales admissibles actuelles ;

3. décide de mettre en œuvre des mesures pour assurer la sécurité électrique.

Caractéristiques de l'analyse des conditions de blessure des personnes dans les installations électriques

Pour estimer l'amplitude du courant traversant le corps de la victime dans un réseau à tension continue ou alternative, les types de désignations suivants sont utilisés pour :

1. résistances :

• Rh — dans le corps humain ;

• R0 — pour dispositif de mise à la terre ;

Ris — couche isolante par rapport au contour de la terre ;

2. courants :

Ih - à travers le corps humain;

Iz — court-circuit à la boucle de terre ;

3. contraintes ;

Uc — circuits à courants alternatifs constants ou monophasés ;

Ul — linéaire ;

Uf — phase ;

Upr - touche;

Oreille - marches.

Dans ce cas, les schémas typiques suivants pour connecter la victime aux circuits de tension dans les réseaux sont possibles :

1. courant continu à :

• contact unipolaire d'un contact filaire avec un potentiel isolé du circuit de terre;

• contact unipolaire du potentiel du circuit avec un pôle mis à la terre ;

• contact bipolaire;

2. réseaux triphasés à ;

• contact monophasé avec l'un des conducteurs de potentiel (cas généralisé) ;

• contact biphasé.

Circuits de défaut dans les circuits CC

Contact humain unipolaire avec potentiel isolé de la terre

Sous l'influence de la tension Uc, un courant Ih traverse la résistance d'isolement doublée du milieu à travers le circuit créé séquentiellement du potentiel du conducteur inférieur, du corps de la victime (bras-jambe) et de la boucle de masse.

Contact humain unipolaire avec potentiel de terre

Dans ce circuit, la situation est aggravée en connectant au circuit de masse un conducteur de potentiel avec une résistance R0, proche de zéro et très inférieure à celle du corps de la victime et de la couche isolante du milieu extérieur.

L'intensité du courant requis est approximativement égale au rapport entre la tension du secteur et la résistance du corps humain.

Contact humain bipolaire avec des potentiels de réseau

La tension secteur est appliquée directement sur le corps de la victime et le courant traversant son corps n'est limité que par sa propre résistance négligeable.

Modèles de défauts généraux dans les circuits à courant alternatif triphasé

Établir un contact humain entre le potentiel de phase et la terre

Fondamentalement, il existe une résistance entre chaque phase du circuit et un potentiel de masse et une capacité est créée. Le zéro des enroulements de la source de tension a une résistance généralisée Zn dont la valeur varie dans différents systèmes de mise à la terre du circuit.

Les formules de calcul de la conductivité de chaque circuit et de la valeur totale du courant Ih à travers la tension de phase Uf sont présentées dans l'image par les formules.

Formation de contact humain entre deux phases

La plus grande valeur et danger est le courant traversant le circuit, créé entre les contacts directs du corps de la victime avec les conducteurs de phase. Dans ce cas, une partie du courant peut passer le long du chemin à travers la terre et la résistance d'isolement du milieu.

Caractéristiques du toucher biphasique

Dans les circuits à courant continu et à courant alternatif triphasé, établir des contacts entre deux potentiels différents est le plus dangereux. Avec ce régime, une personne tombe sous l'influence du plus grand stress.

Dans un circuit à tension constante, le courant traversant la victime est calculé par la formule Ih = Uc / Rh.

Dans un réseau alternatif triphasé, cette valeur est calculée selon le rapport Ih = Ul / Rh =√3Uph / Rh.

Étant donné que la résistance électrique moyenne du corps humain est de 1 kilohm, nous calculons le courant qui se produit dans le réseau avec une tension constante et alternative de 220 volts.

Dans le premier cas ce sera : Ih = 220/1000 = 0,22A. Cette valeur de 220 mA est suffisante pour que la victime subisse une contraction musculaire convulsive lorsque, sans assistance, elle n'est plus en mesure de se libérer des effets d'un contact accidentel — le courant de maintien.

Dans le second cas Ih = (220·1.732)/1000= 0.38A. A cette valeur de 380 mA, il existe un risque mortel de blessure.

On fait également attention au fait que dans un réseau triphasé à tension alternative, la position du neutre (il peut être isolé de la terre ou en court-circuit inversé) a très peu d'influence sur la valeur du courant Ih. Sa part principale ne passe pas par le circuit de terre, mais entre les potentiels de phase.

Si une personne a appliqué un équipement de protection qui assure son isolement fiable du contour de la terre, alors dans une telle situation, ils seront inutiles et n'aideront pas.

Caractéristiques d'un robinet monophasé

Un réseau triphasé avec un neutre solidement mis à la terre

La victime touche l'un des fils de phase et tombe sous la différence de potentiel entre celui-ci et le circuit de masse. De tels cas surviennent le plus souvent.

Bien que la tension phase-terre soit 1,732 fois inférieure à la tension secteur, un tel cas reste dangereux. L'état de la victime peut s'aggraver :

• le mode neutre et sa qualité de connexion ;

• résistance électrique de la couche diélectrique des conducteurs par rapport au potentiel de masse ;

• type de chaussures et leurs propriétés diélectriques;

• résistance du sol sur le site de la victime ;

• autres facteurs connexes.

La valeur du courant Ih dans ce cas peut être déterminée à partir du rapport :

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

Rappelons que les résistances du corps humain Rh, des chaussures Rb, du sol Rp et de la terre au neutre R0 se prennent en ohms.

Plus le dénominateur est petit, plus le courant est fort. Si, par exemple, un employé porte des chaussures conductrices, ses pieds sont mouillés ou ses pieds sont doublés de clous métalliques, et il est également sur un sol métallique ou un sol humide, alors nous pouvons supposer que Rb = Rp = 0. Cela garantit la pire des cas pour la vie de la victime.

Ih = Uph / (Rh + R0).

Avec une tension de phase de 220 volts, on obtient Ih = 220/1000 = 0,22 A. Soit un courant létal de 220 mA.

Calculons maintenant l'option lorsque le travailleur utilise des équipements de protection : chaussures diélectriques (Rp = 45 kOhm) et base isolante (Rp = 100 kOhm).

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

Il a obtenu une valeur de courant sûre de 1,5 mA.

Réseau triphasé avec neutre isolé

Il n'y a pas de connexion galvanique directe du neutre de la source de courant au potentiel de terre. La tension de phase est appliquée à la résistance de la couche isolante Rot, qui a une valeur très élevée, qui est contrôlée pendant le fonctionnement et est constamment maintenue en bon état.

La chaîne de circulation du courant dans le corps humain dépend de cette valeur dans chacune des phases.Si nous prenons en compte toutes les couches de résistance actuelle, sa valeur peut être calculée par la formule: Ih = Uph / (Rh + Rb + Rp + (Riz / 3)).

Dans le pire des cas, lorsque les conditions sont créées pour une conductivité maximale à travers les chaussures et le sol, l'expression prendra la forme : Ih = Uph / (Rh + (Rf / 3)).

Si nous considérons un réseau de 220 volts avec une couche d'isolation de 90 kΩ, nous obtenons : Ih = 220 / (1000+ (90000/3)) = 0,007 A. Un tel courant de 7 mA se sentira bien, mais il ne peut pas provoquer une blessure mortelle.

Notez que nous avons intentionnellement omis la résistance au sol et aux chaussures dans cet exemple. Si nous les prenons en compte, le courant diminuera jusqu'à une valeur sûre, de l'ordre de 0,0012 A ou 1,2 mA.

Conclusion :

1. Dans les systèmes avec un mode neutre isolé, il est plus facile d'assurer la sécurité des travailleurs. Celle-ci dépend directement de la qualité de la couche diélectrique des fils ;

2. Dans les mêmes circonstances, touchant le potentiel d'une phase, un circuit avec un neutre mis à la terre est plus dangereux qu'un circuit isolé.

Mode secours d'un contact monophasé dans un réseau triphasé avec neutre à la terre

Considérons le cas de toucher le corps métallique d'un appareil électrique, si l'isolation de la couche diélectrique au potentiel de phase est rompue à l'intérieur de celui-ci. Lorsqu'une personne touche ce corps, le courant circule à travers son corps jusqu'à la terre, puis à travers le neutre jusqu'à une source de tension.

Le circuit équivalent est illustré dans l'image ci-dessous. La résistance Rn appartient à la charge créée par l'appareil.

La résistance d'isolement Rot associée à R0 et Rh limite le courant de contact entre les phases. Elle s'exprime par le rapport : Ih = Uph / (Rh + Rot + Ro).

Dans ce cas, en règle générale, même au stade de la conception, en choisissant des matériaux pour le cas où R0 = 0, ils essaient de respecter la condition : Rf>(Uph /Ihg)- Rh.

La valeur de Ihg est appelée seuil de courant imperceptible, dont une personne ne ressentira pas la valeur.

Nous concluons: la résistance de la couche diélectrique de toutes les parties sous tension au contour du sol détermine le degré de sécurité de l'installation électrique.

Pour cette raison, toutes ces résistances sont normalisées et rapportées à partir des tableaux approuvés. Dans le même but, ce ne sont pas les résistances d'isolement elles-mêmes qui sont normalisées, mais les courants de fuite qui les traversent lors des tests.

Tension de pas

Dans les installations électriques, pour diverses raisons, un accident peut se produire lorsque le potentiel de la phase touche directement la boucle de terre. Si, sur une ligne électrique aérienne, l'un des conducteurs se rompt sous l'influence de divers types de charges mécaniques, une situation similaire se produit dans ce cas.

Dans ce cas, un courant est généré au point de contact du conducteur avec la terre, ce qui crée une zone de diffusion autour du point de contact - zone à la surface de laquelle apparaît un potentiel électrique. Sa valeur dépend du courant de fermeture Ic et de l'état spécifique du sol r.

Une personne qui tombe dans les limites de cette zone tombe sous l'influence de la tension du pied Ush, comme le montre la moitié gauche de l'image. La zone de la zone de diffusion est délimitée par le contour où il n'y a pas de potentiel.

La valeur de la tension de pas est calculée par la formule : Ush = Uz ∙ β1 ∙ β2.

Il prend en compte la tension de phase au point de distribution du courant - Uz, qui est déterminée par les coefficients des caractéristiques de distribution de tension β1 et l'influence des résistances des chaussures et des jambes β2. Les valeurs de β1 et β2 sont publiées dans des ouvrages de référence.

La valeur du courant traversant le corps de la victime est calculée à l'aide de l'expression : Ih =(U3 ∙ β1 ∙ β2)/Rh.

Sur le côté droit de la figure, en position 2, la victime entre en contact avec le potentiel de terre du conducteur. Elle est influencée par la différence de potentiel entre le point de contact de la main et le contour du sol, qui est exprimée par la tension de contact Upr.

Dans cette situation, le courant est calculé à l'aide de l'expression : Ih = (Uph.z. ∙α)/Rh

Les valeurs du coefficient de dispersion α peuvent varier entre 0 ÷ 1 et tiennent compte des caractéristiques qui affectent Upr.

Dans la situation considérée, les mêmes conclusions s'appliquent que lors d'un contact monophasé avec la victime lors du fonctionnement normal de l'installation électrique.

Si une personne se trouve en dehors de la zone de dispersion actuelle, elle se trouve dans une zone de sécurité.