Опасность включения человека в электрическую цепь. Включение человека в электрическую сеть

03.12.2022

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Схемы включения человека в электрическую цепь

6.2.3. Схемы включения человека в цепь тока

Схемы включения в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются схемы включения: между двумя фазами и между одной фазой и землей (рис.1). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (Uпр).

Двухфазное прикосновение, при прочих равных условиях, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, а ток через человека, оказываясь независимым oт схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:

где - линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

Uф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

Rh - сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а - двухфазное включение: б и в- однофазные включения

Случаи двухфазного прикосновения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в результате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищенные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

Однофазное прикосновение, при прочих равных условиях, является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток, проходящий через человека, ограничивается влиянием многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает значительно чаще и является основной схемой, при которой происходит поражение людей током в сетях любого напряжения. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного прикосновения. При этом рассматриваются обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения Uпр, и тока Ih проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда сопротивления изоляции проводов, так же как и емкости проводов относительно земли не равны между собой, т.е.

r1 ≠ r2 ≠ r3 ≠ rн; С1 ≠ С2 ≠ С3 ≠ Сн ≠ 0,

где r1, r2, r3, rн - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C1, C2, C3, Cн - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

где w - угловая частота, рад/с;

j - мнимая единица, равная ().

Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а - схема сети; б - эквивалентная схема; L1, L2, L3, - фазные проводники; PEN - нулевой (совмещённый) провод.

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

где r0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

При прикосновении человека к одной из фаз, например к фазному проводнику L1, напряжение, под которым он окажется, определится выражением

Ток найдётся по формуле

где - комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

Комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00" на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

где Uф - фазное напряжение источника (модуль), В;

а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

будем иметь равенство

Подставив это значение в (6.1), получим искомое уравнение напряжения прикосновения в комплексной форме, воздействующего на человека, прикоснувшегося к фазному проводнику L1 трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Yh:

При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с проводимостью заземления нейтрали имеет весьма малые значения и с некоторым допущением может быть приравнена к нулю, т.е.

Y1 = Y2 = Y3 = Yн = 0

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

или (в действительной форме)

а ток равен

Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека Rh, не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, и ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh.

Из уравнения (6.5) вытекает еще один вывод: ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали сети.

В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.

Глухое замыкание на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление rзм, а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

Здесь также принимаем, что Y1, Y2 и Yн малы по сравнению с Y0 , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

получим напряжение прикосновения в действительной форме

Для упрощения этого выражения допустим, что

В результате получим окончательно, что напряжение Uпр равно

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а - схема сети; б - векторная диаграмма напряжений.

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю rзм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r0, то из уравнения (6.6) получим, что Unp = Uф, т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления rзм и r0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> Uпр > Uф. (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях rзм и r0 по сравнению с Rh, первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях rзм и r0 будет всегда больше единицы, но меньше, т.е. получим выражение (6.8).

studfiles.net

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях

Прохождение тока через человека, является следствием его прикосновения не менее, чем к двум точкам электрической цепи, между которыми есть некоторая разность потенциалов (напряжение).

Опасность такого прикосновения неоднозначна и зависит от ряда факторов:

схемы включения человека в электрическую цепь;

напряжения сети;

схемы самой сети;

режима нейтрали сети;

степени изоляции токоведущих частей от земли;

ёмкости токоведущих частей относительно земли.

Классификация сетей напряжением до 1000 В

Однофазные сети

Однофазные сети разделятся на двухпроводные и однопроводные.

Двухпроводные

Двухпроводные сети делятся на изолированные от земли и с заземлённым проводом.

Изолированные от земли

С заземлённым проводом

Данные сети широко используются в народном хозяйстве, начиная с питания малым напряжением переносного инструмента и заканчивая питанием мощных однофазных потребителей.

Однопроводные

В случае однопроводной сети, роль второго провода выполняет земля, рельс и т.д.

Однофазная сеть. Однопроводная

Основное применение данные сети получили в электрифицированном транспорте (электровозы, трамваи, метро и т.д.).

Трёхфазные сети

В зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырём схемам.

Нейтральная точка источника тока - точка, напряжения на которой относительно всех фаз одинаковы по абсолютному значению.

Нулевая точка источника тока - заземлённая нейтральная точка.

Проводник,присоединённый к нейтральной точке, называется нейтральным проводником (нейтралью), а к нулевой точке - нулевым проводником.

1. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

2. Трёхпроводная сесть с заземлённой нейтралью

3. Четырёх проводная сеть с изолированной нейтралью

4. Четырёх проводная сеть с заземлённой нейтралью

При напряжении до 1000В в нашей стране используются схемы «1» и «4».

Схемы включения человека в электрическую цепь

Двухфазное прикосновение - между двумя фазами электрической сети. Как правило, наиболее опасное т.к., имеет место быть линейное напряжение. Однако данные случаи довольно редки.

Однофазное прикосновение - между фазой и землёй. При этом предполагается наличие электрической связи между сетью и землёй.

Подробнее о схемах включения человека в цепь см. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.

Однофазные сети

Изолированная от земли

Чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу. Прикосновение человека к проводу с большим электрическим сопротивлением изоляции более опасно.

При замыкании провода на землю, человек прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению линии, независимо от сопротивления изоляции проводов.

С заземлённым проводом

В данном случае, человек оказывается практически под полным напряжением сети.

В нормальных условиях прикосновение к заземлённому проводу практически не опасно.

При коротком замыкании напряжение на заземлённом проводе может достигать опасных значений.

Трёхфазные сети

С изолированной нейтралью

Опасность прикосновения определяется полным электрическим сопротивлением проводов относительно земли, с увеличением сопротивления, опасность прикосновения уменьшается.

Напряжение прикосновения практически равно линейному напряжению сети. Наиболее опасный случай.

С заземлённой нейтралью

Человек в данном случае оказывается практически под фазным напряжением сети.

Величина напряжения прикосновения лежит между линейным и фазным напряжением, зависит от соотношения между сопротивлением замыкания на землю и сопротивлением заземления.

Меры обеспечения электробезопасности

Исключение контакта человека с токоведущими частями. Релаизуется посредством расположения токоведущих частей в недосягаемых местах (на высоте, в кабельных каналах, коробах, трубах и т.д.)

Использование малых напряжений (12, 24, 36 В). Например, для питания ручного инструмента в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током.

Применение средств индивидуальной защиты. Перед применением СИЗ необходимо обязательно убедиться в их исправности, целостности, а также проверить сроки предыдущей и последующей поверки инструмента.

Основные защитные средства обеспечивают непосредственную защиту от поражения электрическим током. Дополнительные защитные средства не могут самостоятельно обеспечить безопасность, но могут помочь при использовании основных средств.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с землёй или её эквивалентом (популярно о заземлении на geektimes.ru).

В сетях до 1000 В защитное заземление применяется в сетях с изолированной нейтралью.Принцип действия заключается в уменьшении до безопасного значения напряжения прикосновения.

Когда заземление невозможно, в целях защиты выравнивают потенциал основания на котором стоит человек и оборудования, путём повышения. Например, соединение ремонтной корзины с фазным проводником ЛЭП.

Заземлители делятся на: a. Искусственные, предназначенные для целей заземления непосредственно. b. Естественные, находящиеся в земле металлические предметы иного назначения, котор

jurik-phys.net

Схемы включения человека в цепь электрического

В процессе эксплуатации электроустановок не исключена возможность прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В большинстве случаев опасно прикосновение к токоведущим час плетень случается, когда человек стоит на земле, а обувь. П имеет некоторую электропроводностьь.

В условиях туристского комплекса. Наиболее типичные две схемы включения тела человека в электрической цепи:. Между двумя проводами 1 между проводом и землей. В трехфазных сетях переменного тока первая схема н называется - двухфазным включением, а вторая - однофазным. В гостиничном хозяйстве, кроме трехфазных сетей переменного тока, широко применяются однофазные для питания различных бытовых приборе в (пылесосов, холодильников, утюговк).

Схема включения человека в однофазную двухпроводную сеть, изолированную от земли, приведена на рис 41

Рис 41. Прикосновение человека к проводу однофазной двухпроводной сети при режиме ее работы: а - нормальному б - аварийном,. А, N - обозначение проводов

Подобные сети получаемых с помощью разделительных трансформаторов. При нормальном режиме работы и качественной изоляции проводов касание одного из них уменьшает опасность поражения электрическим током

При аварийном режиме (рис41, б), когда один из проводов замкнут на землю, изоляция оказывается шунтированы сопротивлением замыкания провода на землю, которое как всегда настолько мала, что может быть принято равным нулю. Для создания однофазных двухпроводных сетей заземленным проводом применяют однофазные трансформаторы, а для получения напряжения 220. Внутрьохфазний сети присоединяются к фазному и нулевой го проводов. В обоих случаях возникает электрическая цепь, одним из участков которого является тело человека. Путь тока через тело человека в первом случае может быть"рука - нога", а во втором -"рука - рука"Возможн е и другие случаи включения человека в электрическую цепь, например, касание токоведущих частей лицом, головой, шеей или включения на пути тока"нога - нога нога".

Трехфазные четырехпроводные сети с заземленной нейтралью. При двухфазном (двухполюсный) прикосновения человек оказывается под полным рабочим напряжением установки. При однополюсном прикосновения, который бывает чаще ток зависит не только от напряжения установки и сопротивления тела человека, но и от режима нейтрали, состояния изоляции сети, пола, обувь человекни.

Рассмотрим особенности различных электрических сетей. В туристском комплексе распространены четыре проводные сети с наглухо заземленной нейтралью напряжением до 1000. В, например 380/220. В. Источником питания служит во трехфазный понижающий трансформатор, вторичные обмотки которого соединены"звездой"Наглухо заземлена нейтраль вторичной обмотки понижающего трансформатора (например, 1000/400. В) обусловливает режим, при я кому напряжение какой-либо фазы вторичной сети относительно земли не превышает фазного напряжения, т.е. для трансформатора с напряжением 400. В оно будет не более 230. В (у потребителя 220. В). Кроме того, у случае нарушения изоляции между первичной и вторичной обмотками при рабочем заземлении нейтрали высокая напряжение, переходит к вторичной сети по отношению к земле, значительно снижается благодаря н евеликому сопротивления заземления нейтрали (2,4,8. Ом и более для напряжения 660, 380 и 220. В трехфазной сети (Госстандарт 121030-81)0-81)).

Упрощенная схема, объясняющая однополюсный прикосновение человека к четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора или генератора), представлена??на рис 42

Рис 42. Однофазное включение человека в сеть с наглухо заземленной нейтралью источников питания (трансформатора)

Через малое сопротивление растекания тока рабочего заземления нейтрали по сравнению с сопротивлением тела человека оно равно нулю. Прикосновение человека, стоящего на земле (или на заземленной конструкции, полу), обусловливает замкнутую электрическую цепь: обмотка источника питания - провод линии - тело человека - земля - ??провод - рабочее заземление - обмотка источники. На участке цепи"тело человека"на него действует фазное напряжение сети 220. В. Если при этом обувь человека электропроводящее, то пол или конструкция, на которой она стоит, также будут электропроводными, и практически вся и напряжение будет приложено к человеку по пути в"рука - ноги"Если в неблагоприятных условиях сопротивление тела человека будет 1000. Ом, то через нее пройдет ток, равный 220 мА, что смертельно опасно для нее. Если же сопротивление обуви и пола в сумме окажутся пор ивняннимы с сопротивлением тела человека, то ток через него будет меньше. Например, при большом сопротивлении участка"обувь - пол"(10 000. Ом) ток через человека будет 20 мА есть значительно менее опасным, но в икликае боль, судороги, а в некоторых случаях невозможность потерпевшего самостоятельно освободиться от действия тока. Это доказывает, что однофазный прикосновение человека к сети наглухо заземленной нейтралью всегда небе зпечныезпечний.

На практике эксплуатации электроустановок возможны случаи замыкания на землю токоведущих частей, например через корпус электроприемника или металлическую конструкцию электропроводки. Если такое замыкание я окажется глухим, то есть малое переходное сопротивление, то установка через однофазное короткое замыкание отключается максимальным ручьевая защитой (перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается а втоматичний выключатель). После этого нормальный режим работы другой электросети восстанавливаетсяся.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока при аварийном режиме работы производственных и бытовых электроустановок в туркомплексах напряжением до 1000. В и частотой 50. Гц не должны превышать значе ень, приведенных в табл 41 (Госстандарт 121038-82-82).

таблицы 41

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока

Нормированная величина	Продолжительность действия тока, с	Нормированная величина

Трехфазные сети с изолированной от земли нейтралью

Размещение электрической энергии на вторую ступень электроснабжения производственных предприятий, города и селения осуществляется с помощью кабельных (в городах), или воздушных (в поселках) линий при номинальные й напряжении электроприемников (понижающих трансформаторов предприятий, жилых массивов) при 6 10 или 35 кВ. Эти электрические сети делают с изолированными от земли нейтралями I фазами источников питания (трансформаторов районных подстанций энергосистемы) или нейтралями, заземленными через значительные индуктивные сопротивления, включаются для уменьшения емкости составляющих тока однофазного замыкания на землюлю.

При однофазном замыкании на землю в сети с изолированной от земли нейтралью в месте замыкания на землю протекать ток, который вызван рабочим напряжением установки и проводимостью фаз относительно земли

сетях с изолированной нейтралью достаточно эффективны при сравнительно небольшой их протяженности. В этом случае емкость проводов относительно земли мы можем принять равной нулю, а сопротивление проводов достаточно большим

На рис 43 показано включение человека в трехфазных сетях с изолированной нейтралью

Рис 43. Прикосновение человека к проводу трехфазной 3-проводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы:. А. В,. С - обозначение проводов

В сетях с изолированной нейтралью при нормальной работе опасность поражения электрическим током человека, прикоснулась к одной из фаз зависит от сопротивления проводника относительно земли, т.е. с увеличением нием сопротивления опасность уменьшаетсяя.

Защитное заземление - один из защитных мер против поражения человека электрическим током при прикосновении к металлических не токоведущих частей с поврежденной изоляцией (например, замыкание на корпус). Цель такого заземления заключается в преднамеренном электрическом соединении с землей или. ТИ эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с помощью заземленных устройств ел (совокупность заземлителя и заземляющих проводников). Как заземлитель служит один или несколько металлических электродов (например, стальных стержней, труб), которые находятся в земле, обеспечивая достаточно малое переходное сопротивление. Сопротивление заземленного устройства называют суммарным сопротивлением, состоящий из сопротивления растекания тока заземлителя и сопротивления заземленного проводникаків.

Рассмотрим действие защитного заземления. Если корпус электродвигателя (аппарата оболочки кабеля) не имеет надежного соединения с землей и в результате повреждения изоляции имеет контакт с токопроводящей частью ю, то произойдет однофазное включение человека в цепь току.

В сети при замыкании на корпус возникает однофазное замыкание на землю

Вследствие относительно небольшого тока, который протекает на землю, установления защитой не отключится и в дальнейшем работать в аварийном режиме. Но через корпус машины или аппарата с поврежденной изоляцией ю протекать ток, и между корпусом 1 землей появится напряжение относительно земли (рис 44.4).

Рис 44. Замыкание на корпус электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью

Человек, окажется под напряжением прикосновения, может быть значительным и зависит от того, где находятся ноги человека, а также от электрической проводимости (сопротивления) обувь. Как всегда напряжение прикосновения меньше н напряжения относительно землиі.

Таким образом, размер величины напряжения заземленного корпуса относительно земли, а следовательно, и напряжение прикосновения зависят от сопротивления земли, и напряжение прикосновения зависит от сопротивления заземленного устройства. Для того чтобы напряжений га соприкосновения была по возможности малой, нужно иметь малое сопротивление заземленного устройства электроустановки не заземляют при напряжении 42. В и ниже переменного тока 1110 в и ниже постоянного тока во всех помещений еннях и условиях работы без повышенной опасностики.

Части электрооборудования, подлежащие заземлению. Заземлению подлежат: корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов; приводы электрических аппаратов и вторичные обмотки сварочных трансф орматорив; каркасы распределенных щитов, щиты управления, осветительных и силовых шкафов; металлических конструкций распределенных устройств кабельных линий. Заземлению не подлежат: арматура подвесных и опорных х изоляторов; кронштейны и осветительная арматура при установке их на деревянных опорах и конструкциях; электрооборудования, которое установлено на металлических заземленных конструкциях, если в местах контакт в связи с ними металлических не токоведущих частей электрооборудования обеспечен надежный электрический контакт. Не подлежат заземлению также корпуса электроизмерительных приборов и реле, установленных на щитах, в шкафах 1. Стенка камер распределительных устройств; корпуса электроприемников с двойной или усиленной изоляцией, например, электродрели, стиральных машин, електробрититв.

заиления в электроустановках и сетях напряжением до 1000. В называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих элементов установки, нормально изолированных от токоведущих частей, не находящихся под напряжением (корпуса электрооборудования, кабельных конструкций), с нулевой защитный проводник.

Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1000. В является проводник, соединяющий занулены части (корпуса электрооборудования) с наглухо заземленной нейтралью точкой обмотки источника тока уму (генератора или трансформатора) или ее эквивалентом (ГОСТ 121030-811. Госстандарт 121009-76-76).

В электроустановках с наглухо заземленным нулевым проводом при замыкании на занулены металлические конструкционные неструмо-проводники должно быть обеспечено автоматическое отключение оборудования с повреждений. Дженни изоляцией, поскольку при этом возникает однофазного короткого замыкания.

Нулевые защитные провода заземляют непосредственно в источниках питания, т.е. на подстанциях или электростанциях. Кроме основного рабочего заземления нейтрали, следует выполнять повторные заземления нулевого провода в сети, снижает сопротивление заземления нейтрали и служит резервным заземлением при обрыве нулевого заземления провода (рис 45.5).

Рис 45. Принципиальная схема защитного заиления: 1 - электроустановка, 2 - максимальный струйный защиту

Повторные заземления на воздушных линиях делают через каждые 250 м их длины, на их концах, у разветвлений и ответвлений от магистралей высоковольтных линий при длине ответвлений 200 м 1 больше, а также в вводов воздушных магистралей в. Будина.

При электроснабжении по кабельным линиям напряжением 380/220. В повторное заземление нулевого провода выполняется в введении в помещения, в которых предусматривается устройство зануление электроприборов в числе ини этих помещений должна быть магистраль повторного заземления нулевого провода, к которой присоединяется надлежащие занулению объекти.

Для повторного заземления нулевого провода следует по возможности использовать естественные заземлители, за исключением сетей постоянного тока, где повторные заземления должны быть с использованием только ис ческих заземлителей. Сопротивление заземляющего устройства каждого из повторных заземлений не должно быть более 10. Вм.

Учитывая, что по нулевому проводу даже при неравномерной нагрузке проходит ток, значительно меньше, чем в фазных проводах, сечение нулевого рабочего провода для четырех ведущих магистралей выбирается равным примерно. Половине сечению фазных проводов. В однофазных ответвлениях от магистралей фаза - ноль пересечения нулевого провода должно быть таким же, как и фазного, так как по нему прох одить ток, равный тока фазного проводу.

Сопротивление зануленных проводов должен быть настолько малым, чтобы при замыкании фазы на корпус ток однофазного короткого замыкания был достаточен для мгновенного срабатывания максимальной токовой защиты согласно но. ПУЭ тока цепи фаза - нуль при замыкании на корпус должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток соответствующего плавкого предохранителька.

При защите электроустановки автоматическим выключателем зануляющих провод выбирают с таким расчетом, чтобы в петли фаза - ноль обеспечить ток короткого замыкания, который не превышает вставку тока спр рацьовування выключателя в 1,4 раз.

Вдвоем ведущих ответвлениях фаза - ноль, питающих однофазные электроприемники, защитный аппарат (предохранитель, однополюсные выключатели) устанавливают только на фазном проводе, если в этом видгал щелочении есть части, которые подлежат занулению. С целью электробезопасности при монтаже ламповых патронов фазный провод присоединяется к центральному контакту патрона (пятки), а нулевой - до резьбовой части патрона. Это предостережет от несчастного случая при случайном касании цоколя лампы (например, при. П замены) без отключения от сети. При занулении к освещенной арматуры следует присоединить отдельному мы ответвления от нулевого провода, а не пользоваться с этой целью токопроводящим нулевого проводадом.

uchebnikirus.com

Презентация на тему: ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Земля 01 - в общем случае эквипотенциальный проводник.

UАЗ UВЗ UСЗ - напряжения фаз относительно земли.

а – фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз

Электрические параметры, характеризующие связь сети с землей:

сопротивление изоляции,

емкость относительно земли,

заземления.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ

Rи - показатель способности изоляционных конструкций пропускать электрический ток под действием приложенного к этим конструкциям постоянного напряжения

ЕМКОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ

Возможные схемы включения человека в электрическую цепь

1.Двухполюсное прикосновение.

2.Однополюсное прикосновение.

3.Остаточный заряд.

5.Электрический пробой воздушного зазора.

6.Наведенный заряд.

7.Заряд статического электричества.

studfiles.net

Схема - включение - человек

Cтраница 1

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными.

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две из них: между двумя проводами и между проводом и землей. Применительно к наиболее распространенным трехфазным сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую - однофазным.

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две из них: между двумя проводами и между проводом и землей.

На рис. 4.13 показана схема включения человека в однофазную сеть с изолированной нейтралью.

Напряжение прикосновения зависит от напряже-ния сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в электрическую цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли.

Однофазное (однополюсное) прикосновение возникает значительно чаще, чем двухфазное, поэтому этой схеме включения человека в электрическую сеть уделено основное внимание.

В условиях технологических цехов напряжение прикосновения зависит от напряжения сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в электрическую цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли.

В условиях технологических цехов напряжение прикосновения зависит от напряжения сети, ее схемы, режима нейтрали, схемы включения человека в цепь, степени изоляции токоведущих частей от земли. В сопротивление электрической цепи человека входят сопротивление тела человека, сопротивление обуви, пола или грунта, на котором он стоит. При любом однофазном включении человека в цепь он касается пола или грунта, поэтому сопротивление опорной поверхности существенно влияет на значение тока, проходящего через человека. Вместе с тем в процессе эксплуатации оборудования нельзя полностью рассчитывать на защитные свойства опорных поверхностей, которые в случае повреждений могут потерять электрическое сопротивление, весьма высокое в нормальном состоянии.

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть двухполюсными и однополюсными.

Электроустановки производят, преобразуют, распределяют и потребляют электроэнергию. При их эксплуатации человек может оказаться в сфере действия электромагнитного поля или в непосредственном соприкосновении с токоведущи-ми частями, в результате чего по его телу будет протекать электрический ток. Это может привести к поражению человека. Опасность поражения зависит от величины тока, длительности воздействия, рода тока (постоянный или переменный), частоты, пути тока (схемы включения человека в электрическую цепь), окружающей среды и ряда других факторов.

Страницы: 1

www.ngpedia.ru

Анализ опасности поражения током в различных электрических сетях. Электробезопасность

Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.

Опасность такого прикосновения, оцениваемая величиной тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, а также от величины емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Схемы включения человека в цепь могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя проводами и между одним проводом и землей (рис. 68). Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей.

Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую - однофазным.

Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, и поэтому через человека пойдет больший ток:

где Ih - ток, проходящий через тело человека, А; UЛ = √3 Uф - линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети, В; Uф - фазное напряжение, т. е. напряжение между началом и концом одной обмотки (или между фазным и нулевым проводами), В.

Рис. 68. Случаи включения человека в цепь тока: а - двухфазное включение; б, в - однофазные включения

Нетрудно представить, что двухфазное включение является одинаково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями.

При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли, т. е. если он имеет на ногах резиновые галоши или боты либо стоит на изолирующем (деревянном) полу, или на диэлектрическом коврике.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное включение, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т. е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно меньше оказывается ток, проходящий через человека.

Кроме того, на величину этого тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы (рис. 69, а) определяется следующим выражением в комплексной форме (А):

где Z - комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли (Ом):

здесь r и С - соответственно сопротивление изоляции провода (Ом) и емкость провода (Ф) относительно земли (приняты для упрощения одинаковыми для всех проводов сети).

Рис. 69. Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью: а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

Ток в действительной форме равен (А):

, (35)

Если емкость проводов относительно земли мала, т. е. С = 0, что обычно имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности, то уравнение (35) примет вид

, (36)

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т. е. r ≈ ∞, что обычно имеет место в кабельных сетях, то согласно выражению (35) ток через человека (А) будет:

, (37)

где хс = 1/wC - емкостное сопротивление, Ом.

Из выражения (36) следует, что в сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводами и землей, опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние в целях своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

Однако в сетях с большой емкостью относительно земли роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается, что видно из уравнений (35) и (37).

При аварийном режиме работы сети, т. е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление гзм ток через человека, прикоснувшегося к здоровой фазе (рис. 69, б), будет (А):

, (38) а напряжение прикосновения (В):

, (39)

Если принять, что rзм = 0 или по крайней мере считать, что гзм < Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)

, (40)

т. е. человек окажется под линейным напряжением.

В действительных условиях гзм > 0, поэтому напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети. Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме

работы [см. уравнения (36) и (39), имея в виду, что r/3>rзм].

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому при определении тока через человека, касающегося фазы сети, ими можно пренебречь.

При нормальном режиме работы сети ток через человека будет (рис. 70, а):

, (41)

где г0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Рис. 70. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью: а - при нормальном режиме; б - при аварийном режиме

В обычных сетях r0 < 10 Ом, сопротивление тела человека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (41) можно пренебречь значением г0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью [ср. уравнения (36) и (41)], но менее опасно прикосновения к неповрежденной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период [ср. уравнения (38) и (41)], так как rзм может в ряде случаев мало отличаться от г0.

Полезная информация:

ohrana-bgd.narod.ru

Конспект лекції

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. каф. ОП ХНУРЕ

проф. Дзюндзюк Б. В.

«____» ________2014 г.

з дисципліни «Основи охорони праці»

Тема 2.2: «Умови ураження людини електричним струмом»

Лектор - ст. викл каф. ОП

Мамонтов О. В.

2.2.1 Схемы включения человека в цепь электрического тока

Согласно ПУЭ риск поражения электротоком возможен при прямом и косвенном прикосновении человека или животных к частям электроустановок, находящимся под напряжением.

Прямым прикосновением называется электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением, либо приближение к ним на опасное расстояние.

Косвенным прикосновениемназывается электрический контакт людей или животных с открытой проводящей частью, оказавшейся под напряжением в результате повреждения изоляции.

Если человек касается одновременно двух точек, между которыми существует электрическое напряжение, и при этом образуется замкнутая цепь, через его тело проходит ток. Значение этого тока зависит от схемы прикосновения, т. е. того, каких частей электроустановки касается человек, а также параметров электрической сети. Не касаясь параметров сети, рассмотрим схемы включения человека.

Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям

На рис. 1 а и 1 б показано прямое прикосновение к двум полюсам однофазной сети. При этом ток через тело человека равен

Рабочее (фазное) напряжение сети, В;- сопротивление тела человека, Ом.

В трехфазной (см. рис 1.б) сети ток через тело человека определяется линейным напряжением

Рисунок 1 - Двухфазное (двухполюсное) прямое прикосновение в однофазной сети (а) и в трехфазной сети (б)

2) Однофазное (однополюсное) прикосновение к токоведущим частям

Если человек, стоя на земле, касается одного из полюсов или одной из фаз, ток замыкается через него на землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (см. рис. 2 а) или заземление нейтрали (см. рис 2 б).

В сети с изолированной нейтралью (рис. 2 а) величина тока зависит от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (будет рассмотрено ниже). В сети с заземленной нейтралью (рис. 2 б) величина тока равна

где - сопротивления заземления нейтрали.

Рисунок 2 - Однофазное (однополюсное) прямое прикосновение в трехфазной сети с изолированной нейтралью (а) и в трехфазной сети с заземленной нейтралью (б)

Все случаи поражения человека током в результате электрического удара — следствие прикосновения не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует разность потенциалов. Опасность такого прикосновения во многом зависит от особенностей электрической сети и схемы включения в нее человека. Определив силу тока /ч, проходящего через человека с учетом этих факторов, можно выбрать соответствующие защитные меры для снижения опасности поражения.

Двухфазное включение человека в цепь тока (рис. 8.1, а). Оно происходит довольно редко, но более опасно по сравнению с однофазным, так как к телу прикладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное, а сила тока, А, проходящего через человека, не зависит от схемы сети, режима ее нейтрали и других факторов, т. е.

I = Uл/Rч = √ 3Uф/Rч,

где Uл и Uф —линейное и фазное напряжение, В; Rч — сопротивление тела человека, Ом (согласно Правилам устройства электроустановок в расчетах Rч принимают равным 1000 Ом).

Случаи двухфазного прикосновения могут произойти при работе с электрооборудованием без снятия напряжения, например, при замене сгоревшего предохранителя на вводе в здание, применении диэлектрических перчаток с разрывами резины, присоединении кабеля к незащищенным зажимам сварочного трансформатора и т. п.

Однофазное включение. На ток, проходящий через человека, влияют различные факторы, что снижает опасность поражения по сравнению с двухфазным прикосновением.

Рис. 8.1. Схемы возможного включения человека в сеть трехфазного тока:

а — двухфазное прикосновение; б— однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью; в — однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью

В однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, силу тока, А, проходящего через человека, при равенстве сопротивления изоляции проводов относительно земли r1 = r2 = r, определяют по формуле

Iч = U/(2Rч + r),

где U— напряжение сети, В; r — сопротивление изоляции, Ом.

В трехпроводной сети с изолированной нейтралью при r1 = r2 = r3 = rток пойдет от места контакта через тело человека, обувь, пол и несовершенную изоляцию к другим фазам (рис. 8.1, б). Тогда

Iч = Uф/(Ro + r/3),

где Rо — общее сопротивление, Ом; RO = Rч + Rоп + Rп; Rоб — сопротивление обуви, см: для резиновой обуви Rоб ≥ 50 000 Ом; Rn — сопротивление пола, Ом: для сухого деревянного пола, Rп = 60 000 Ом; г — сопротивление изоляции проводов, Ом (согласно ПУЭ должно быть не менее 0,5 МОм на фазу участка сети напряжением до 1000 В).

В трехфазных четырехпроводных сетях ток пойдет через человека, его обувь, пол, заземление нейтрали источника и нулевой провод (рис. 8.1, в). Сила тока, А, проходящего через человека,

Iч=Uф(Rо + Rн),

где RH — сопротивление заземления нейтрали, Ом. Пренебрегая сопротивлением RH, получим:

На предприятиях сельского хозяйства в основном применяют четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Их преимущество состоит в том, что посредством их можно получить два рабочих напряжения: линейное Uл = 380 В и фазное Uф = 220 В. К таким сетям не предъявляют высоких требований к качеству изоляции проводов и их применяют при большой разветвленности сети. Несколько реже используют трехпроводную сеть с изолированной нейтралью при напряжении до 1000В —более безопасную, если сопротивление изоляции проводов поддерживается на высоком уровне.

Напряжение прикосновения. Оно возникает в результате касания находящихся под напряжением электроустановок или металлических частей оборудования.

Если электрический ток течет через стержневой заземлитель, погруженный в землю так, что его верхний конец расположен на уровне земли, то напряжение прикосновения, В,

где I3 — сила тока замыкания на землю, А; ρ — удельное сопротивление основания (грунта, пола и т. д.), на котором находится человек, Ом*м; l и d — длина и диаметр заземлителя, м; х — расстояние от человека до центра заземлителя, м; а — коэффициент напряжения прикосновения.

α = Rч/(Rч + Rоб + Rn) = Rч/Rо.

Пренебрегая сопротивлением обуви (когда она мокрая или при ее отсутствии), можно записать для следующих случаев:

ступни ног удалены одна относительно другой на расстоянии шага

α=1/(1 + 1,5ρ/Rч);

ступни ног находятся рядом

α=1/(1 + 2ρ/Rч).

Шаговое напряжение. Это напряжение Uш на теле человека при положении ног в точках поля растекания тока с заземлителя или от упавшего на землю провода, где находятся ступни, когда человек идет в направлении заземлителя (провода) или от него (рис. 8.2).

Если одна нога находится на расстоянии х от центра заземлителя, то другая — на расстоянии х + а, где а — длина шага. Обычно в расчетах принимают а = 0,8 м.

Максимальное напряжение в этом случае возникает в точке замыкания тока на землю, а по мере удаления от нее оно снижается по закону гиперболы. Считают, что на расстоянии 20 м от места замыкания потенциал земли равен нулю.

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.

Напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землёй при одновременном прикосновении к ним человека или животного называется напряжением прикосновения (U пр ).

где
- линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

U ф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

R h - сопротивление тела человека, Ом.

Рис. 6.1. Случаи прикосновения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением: а - двухфазное включение: б и в- однофазные включения

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения U пр , и тока I h проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

r 1 ≠ r 2 ≠ r 3 ≠ r н ; С 1 ≠ С 2 ≠ С 3 ≠ С н ≠ 0,

где r 1 , r 2 , r 3 , r н - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C 1 , C 2 , C 3 , C н - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

;
;
;

где w - угловая частота, рад/с;

j - мнимая единица, равная (
).

Рис. 6.2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме работы: а - схема сети; б - эквивалентная схема; L 1, L 2, L 3, - фазные проводники; PEN - нулевой (совмещённый) провод.

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

;
,

где r 0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

, (6.1)

Ток найдётся по формуле

где - комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

- комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00" на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

;
;
,

где U ф - фазное напряжение источника (модуль), В;

а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

будем иметь равенство

. (6.2)

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Y h :

. (6.3)

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y н = 0

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

или (в действительной форме)

, (6.4)

а ток равен

(6.5)

Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r 0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека R h , не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r 0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф , и ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R h .

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r зм , а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

Здесь также принимаем, что Y 1 , Y 2 и Y н малы по сравнению с Y 0 , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

,
и
,

получим напряжение прикосновения в действительной форме

Для упрощения этого выражения допустим, что

В результате получим окончательно, что напряжение U пр равно

. (6.6)

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

. (6.7)

Рис. 6.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме: а - схема сети; б - векторная диаграмма напряжений.

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю r зм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r 0 , то из уравнения (6.6) получим, что U np = U ф , т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления r зм и r 0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> U пр > U ф . (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях r зм и r 0 по сравнению с R h , первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях r зм и r 0 будет всегда больше единицы, но меньше
, т.е. получим выражение (6.8).

Первая схема соответствует двухфазному прикосновению, а вторая - однофазному.

где
- линейное напряжение, т.e. напряжение между фазными проводами сети, В;

U ф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора или генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В;

R h - сопротивление тела человека, Ом.

6.2.4. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземоенной нейтралью вычисление напряжения прикосновения U пр , и тока I h проходящего через человека, в случае прикосновения к одной из фаз (рис. 6.2) проще всего выполнить символическим (комплексным) методом.

r 1 ≠ r 2 ≠ r 3 ≠ r н ; С 1 ≠ С 2 ≠ С 3 ≠ С н ≠ 0,

где r 1 , r 2 , r 3 , r н - сопротивление изоляции фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов, Ом;

C 1 , C 2 , C 3 , C н - рассредоточенные емкости фазных L и нулевого (совмещённого) PEN проводов относительно земли, Ф.

Тогда полные проводимости фазных и нулевого проводов относительно земли в комплексной форме будут:

;
;
;

где w - угловая частота, рад/с;

j - мнимая единица, равная (
).

Полные проводимости заземления нейтрали и тела человека равны соответственно

;
,

где r 0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Емкостной составляющей проводимости человека можно пренебречь ввиду ее малой величины.

, (6.1)

Ток найдётся по формуле

где - комплексное напряжение фазы 1 (фазное напряжение), В;

- комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей (между точками 00" на эквивалентной схеме).

Пользуясь известным методом двух узлов, можно выразить следующим образом:

Имея в виду, что для симметричной трехфазной системы

;
;
,

где U ф - фазное напряжение источника (модуль), В;

а - фазовый оператор, учитывающий сдвиг фаз, где

будем иметь равенство

. (6.2)

Ток, проходящий через человека, получим, если умножим это выражение на Y h :

. (6.3)

Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y н = 0

В этом случае уравнения (6.2) и (6.3) значительно упростятся. Так, напряжение прикосновения будет равно

или (в действительной форме)

, (6.4)

а ток равен

(6.5)

Согласно требованиям ПУЭ значение сопротивления r 0 не должно превышать 8 Ом, сопротивление же тела человека R h , не опускается ниже нескольких сотен ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнениях (6.4) и (6.5), можно пренебречь значением r 0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф , и ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R h .

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фазный проводник L3 (рис.6.3, а), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r зм , а человек прикасается к фазному проводнику L1, уравнение (6.2) примет следующий вид:

Здесь также принимаем, что Y 1 , Y 2 и Y н малы по сравнению с Y 0 , т.е. приравнены к нулю.

Произведя соответствующие преобразования и учитывая, что

,
и
,

получим напряжение прикосновения в действительной форме

Для упрощения этого выражения допустим, что

В результате получим окончательно, что напряжение U пр равно

. (6.6)

Ток, проходящий через человека, определяется по формуле

. (6.7)

Рассмотрим два характерных случая.

Если сопротивление замыкания проводов на землю r зм считать равным нулю, то уравнение (6.6) примет вид

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали r 0 , то из уравнения (6.6) получим, что U np = U ф , т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако в практических условиях сопротивления r зм и r 0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т.е.

> U пр > U ф . (6.8)

Это положение иллюстрируется векторной диаграммой, приведенной на рис. 6.3, б и соответствующей рассматриваемому случаю. Следует отметить, что этот вывод вытекает также из уравнения (6.6). Так, при небольших значениях r зм и r 0 по сравнению с R h , первым слагаемым в знаменателе можно пренебречь. Тогда дробь при любых соотношениях r зм и r 0 будет всегда больше единицы, но меньше
, т.е. получим выражение (6.8).

II. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

3. Анализ электробезопасности различных электрических сетей

Исход поражения человека электрическим током, определяемый током, протекающим через тело человека I h и напряжением прикосновения U h , существенно зависит от типа сети, питающей потребители электроэнергии и ее параметров, в том числе:

напряжения и частоты сети;
режима нейтрали сети;
схемы включения человека в электрическую цепь;
сопротивления изоляции фазных проводов сети относительно земли;
емкости фазных проводов сети относительно земли;
режима работы сети.

Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

Существуют различные “схемы включения” человека в электрическую цепь тока (типовые “схемы включения” показаны на рис.3.5. на примере сети IT):

Рис. 3.5. Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

двухфазное прикосновение (прямое) – одновременное прикосновение к двум фазным проводникам, действующей электроустановки (поз.1 на рис.3.5.);

однофазное прикосновение (прямое) – прикосновение к проводнику одной фазы действующей электроустановки (поз.2 на рис.3.5.);

косвенное прикосновение к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции (прикосновение к корпусу потребителя электроэнергии с поврежденной изоляцией) (поз.3 на рис.3.5.).

При анализе электробезопасности различных сетей обычно рассматривают две первые ситуациии. При двухфазном прикосновении ток через тело человека и напряжение прикосновения определяются по формулам:

(3.1.)

U - действующее значение фазного напряжения сети; G h - проводимость тела человека .

Из выражений (3.1.) и (

3.2. ) следует, что при двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение сети вне зависимости от типа сети, режима нейтрали, режима работы сети, проводимости фазных проводов Y L1 , Y L2 , Y L3 относительно земли. Такая схема включения человека в электрическую цепь представляет большую опасность.

Случаи двухфазного прикосновения происходят сравнительно редко и являются, как правило, результатом работы под напряжением в электроустановках до 1 кВ, что является нарушением правил и инструкций выполнения работ.