Портал ТОЭ

4.3 Условия безопасности в трёхфазных электрических сетях с разным режимом нейтрали

Анализ условий безопасности электрических сетей водится к определению тока, протекающего через тело человека в различных условиях.

Протекающий через тело человека допустимый длительный ток \(I_\dop \leq 30\) мА. Если длительность протекания тока ограничена, \(I_\dop = 10 + 10/t\), мА (\(t\) – с). \(Z_\chel \leq 1\) кОм.

Наиболее опасное прикосновение человека к двум фазам

\[ I_\chel = \frac {\sqrt {3}U_\faz }{Z_\chel }. \]

Однако, данный случай достаточно редкий, в дальнейшем мы будем рассматривать однофазное прикосновение человека.

4.3.1 Сети с изолированной нейтралью

Сети с малой ёмкостью до 1000 В

Человек, прикоснувшийся к одной фазе, оказывается подсоединённым и к другим через сопротивления их изоляции.

При симметричной нагрузке и одинаковых утечках через изоляцию \(U_{nN} = 0\). При прикосновении человека к одной из фаз \(R_\ut \) этой фазы резко уменьшится до величины

\[ R = \frac {R_\ut R_\chel }{R_\ut + R_\chel }. \]

Симметрия фазных напряжений приёмника нарушится. В фазе, к которой произошло прикосновение, уменьшится напряжение.

\[ \dI _A + \dI _B + \dI _C + \dI _\chel = 0; \]

\[ \frac {\dU _A - \dU _{nN}}{R_A} + \frac {\dU _B - \dU _{nN}}{R_B} + \frac {\dU _C - \dU _{nN}}{R_C} + \frac {\dU _A - \dU _{nN}}{R_\chel } = 0; \]

При \(R_A = R_B = R_C\), \(\dU _A + \dU _B + \dU _C = 0\);

\[ \frac {\dU _A - \dU _{nN}}{R_\chel } = \frac {3\dU _{nN}}{R_\ut }; \dU _{nN} = \frac {R_\ut \dU _A}{3R_\chel + R_\ut }; \dI _\chel = \frac {3\dU _A}{3R_\chel + R_\ut }. \]

При полном замыкании фазы на землю \(\dU _a = 0\), \(\dU _{nN} = \dU _A\).

При обеспечении сопротивления изоляции на высоком уровне, ток через человека может быть безопасным.

Сети с большой ёмкостью (кабельные сети большой протяжённости выше 1000 В)

\[ \dI _\chel = \frac {3\dU _\faz }{3\uZ _\chel + \uZ _\ut }. \]

Опасность поражения током определяется ёмкостью сети. \(\dI _\chel \) мало зависит от \(R_\chel \) и \(R_\ut \).

Необходимо ограничивать длительность воздействия тока на человека и компенсировать ёмкость сети.

Нетоковедущие части электроустановок при повреждении изоляции могут оказаться под напряжением, поэтому необходимо их заземлять.

\[ I_\chel = f(R_{\mbox {\footnotesize заземления}}). \]

Если корпус не заземлён, через человека потечёт весь ток утечки.

4.3.2 Сети с глухозаземлённой нейтралью

Фазные напряжения приёмника всегда симметричны. Появляется возможность селективной защиты от токов КЗ.

Любое замыкание фазы на землю является КЗ, которое приводит к отключению максимальной токовой защитой повреждённого участка.

Все металлические корпусы соединяют с многократно заземлённой нейтралью – зануление.

Сравнение схем


Достоинства	Недостатки

1. Изолированная нейтраль

а. При удовлетворительном состоянии изоляции и малой ёмкости прикосновение к фазе безопасно.	а. Замыкание фазы на землю может оставаться незамеченным.
б. Мал ток, проходящий через заземление при пробое	б. В «здоровых» фазах напряжение вырастает до линейного.

2. Заземлённая нейтраль

а. Обеспечивается симметрия фазных напряжений даже при замыкании на землю.	а. Велик ток через человека при однофазном замыкании.
б. Отключение замыканий на землю простое, т.к. все замыкания – КЗ.	б. Велик ток заземления, приводящий к искрению.
в. Ёмкость сети не влияет на \(I_\chel \).

Назад: 4.2 Анализ трёхфазных цепей

Вперёд: 4.4 Вращающееся магнитное поле