ВОПРОС № 52 Двух-, трех-, четырех проводные линии электропередачи. Основные схемы прикосновения человека.

3-х фазная 3-х проводная сеть с изолированной нейтралью
Норм. реж раб.		VПР = VФ; VА = VФ U до 1000 В R4 = 1000 Ом RИЗ = 500000 Ом мА (легкое дрожание пальцев)
Ав.. реж раб.		R4 = 1000 Ом; RЗИ = 100 Ом мА I4=346 мА (паралич сердца)
3-х фазная 4-х проводная с заземленной нейтралью
Норм.реж раб.		VФ = 220 В, R4 = 1000 Ом, RН = 4 Ом мА I4 = 220 мА (паралич сердца)
Ав.. реж.раб.		R4 = 1000 Ом; RН = 4 Ом; RЗИ = 100 Ом; VФ = 220 В I4=225 мА (паралич сердца)

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 значением 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 значения емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

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

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть различными. Однако наиболее характерны­ми являются две схемы включения: между двумя прово­дами и между одним проводом и землей. 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 тело человека пойдет больший ток (А): Ih = 1,73*Uф*Rh = Uл*Rh

где Uл — линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети, равное , В;

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

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, поскольку напряжение, под которым оказывает­ся человек, не превышает фазного. Соответственно мень­ше оказывается ток, проходящий через тело человека.

Кроме того, на значение 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 другие факторы.

Рис. Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью:

а — при нормальном режиме; б — при аварийном режиме

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью силу тока (А), проходящего через тело че­ловека, при прикосновении к одной из фаз сети в пе­риод ее нормальной работы опреде­ляют следующим выражением в комплексной форме

(1), где Z—комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли. Ом, Z = r / (1+ jwCr), r и С — соот­ветственно сопротивление изоляции провода (Ом) и ем­кость провода (Ф) относительно земли (приняты для упрощения одинаковыми для всех проводов сети).

Если емкость проводов относительно земли мала, т. е. С ≈ 0, что обычно имеет место в воздушных сетях небольшой протяженности, то уравнение примет вид (2).

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т. е. r ≈ ∞ что обычно имеет место в ка­бельных сетях, то сила тока (А), проходящего через тело человека будет (3), где х с — емкостное сопротивление, равное 1 /wC, Ом; w —угловая частота, рад/с.

Из выражения (2) 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 or сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опас­ность уменьшается. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контро­лировать ее состояние для 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 урав­нения (3).

При аварийном режиме работы сети, т. е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю че­рез малое сопротивлениеrзм, ,сила тока (А), проходяще­го через тело человека, прикоснувшеюся к исправной фазе, будет (А) (4), а напряжение прикосновения (5).

Если принять, что rзм = 0, или по крайней мере счи­тать, что rзм << Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (5) , т. е. человек окажется под действием линейного напряжения.

В действительных условиях rзм > 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 (2) и (5), имея в виду, что r / 3 >> rзм).

Рис. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

а—при нормальном режиме; б—при аварийном режиме

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

При нормальном режиме работы сети сила тока (А), проходящего черед тело человека, будет Ih = Uф / (Rh + r0) (6), где r0—сопротивление заземления нейтрали. Ом.

Как правило, r0 <= 10 Ом, сопротивление же тела че­ловека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом-м. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (6) 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, 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 нейтралыо [ср. уравнения (2) и (6)], но менее опасно прикосновения к неповрежденной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период [ср. уравнения (4) и (6)|, так как rзм может в ряде случаев мало отличаться от r0.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое со­противление rзм, силу тока, проходящего через тело человека, касающегося исправной фазы, определяют по уравнению . Напряжение прикосновения (В) будет (7).

Рассмотрим два характерных случая.

1. Если сопротивление замыкания провода на землю rзм считать равным нулю, то уравнение (7) примет вид . Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивление зазем­ления нейтрали r0, то 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 ава­рийный период к исправному фазному проводу трехфазной ceти с заземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного, т. е. .

Таким обра­зом, прикосновение человека к исправной фазе сети с заземленной нейтралью в аварийный период более опасно, чем при нормальном режиме. Вместе с тем этот случай является, как правило, менее опасным, чем прикосновение к исправной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период [ср. уравнения (4) и (7)], поскольку в ряде случаев r0 мало по сравнению с rзм.

Рис. Однополюсное прикосновение в однофазной сети: а—с заземленным полюсом; б — изолированная сеть

Однофазные сети, так же как и трехфазные, могут быть с заземленным одним проводом или изолированным от земли.

В сети с заземленным проводом при прикосновении к проводу 2 Iчел = U(Rз +R4), так как на практике Rз < R4, то Iч = U / R4.

Прикосновение к заземленному проводу опасности не представ­ляет.

При прикосновении к любому проводу изолированных от земли сетях ток через человека .

Откуда следует, что изоляция сети играет защитную роль. При замыкании одного из проводов на землю человек, касающийся незаземленного провода, может оказаться под номинальным напряжением источника.

 

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: