- •Г л а в а 3 электробезопасность при электрификации шахт и рудников
- •3.1. Условия и опасности эксплуатации электрооборудования в подземных горных выработках
- •3.2. Воздействие электричества на организм человека
- •3.3. Условия безопасности в электрических сетях с разным режимом нейтрали
- •3.3.1. Сети с изолированной нейтралью
- •3.3.2. Сети с заземленной нейтралью
- •3.3.3. Сравнение условий электробезопасности в сетях с изолированной и заземленной нейтралью
- •3.3.4. Влияние состояния изоляции электрооборудования на уровень электробезопасности
- •3.4. Меры защиты от поражения электрическим током
- •3.5. Защитное заземление
- •3.6. Защитное отключение
- •3.7. Опережающее отключение
3.3.2. Сети с заземленной нейтралью
Если человек, стоя на земле, касается одной из фаз сети, цепь тока замыкается через землю и далее через заземление нейтрали. Прикосновение к любой из фаз сети приводит к тому, что человек оказывается под фазным напряжением, поэтому ток через человека определяется по формуле (3.7).
Прикосновение человека к заземленному корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напряжением, не представляет опасности в том случае, когда напряжение корпуса по отношению к земле будет равно нулю, т. е. при R3.3 = 0. Практически это условие невыполнимо, так как некоторое сопротивление цепи электрооборудование (двигатель, аппарат) — земля всегда будет существовать. Ток, протекающий через человека,
где Rн —сопротивление заземления нулевой точки трансформатора.
При ток, протекающий через человека, превысит 100 мА, что, безусловно, опасно. Для снижения тока необходимо уменьшить значение сопротивленияR33, что не всегда практически осуществимо.
Таким образом, в сетях с заземленной нейтралью заземление электрооборудования с помощью местных заземлителей практически не снижает опасности электропоражений. Поэтому действующие ПУЭ требуют, чтобы корпуса электрооборудования имели надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполненную нулевым проводом (зануление).
В этом случае ток замыкания на землю не зависит от сопротивления RH и R3,3 а определяется сопротивлениями фазного и нулевого провода. Замыкание фазного провода на корпус, соединенный с нулевым проводом, приводит практически к короткому замыканию (сопротивление короткозамкнутой цепи мало) и быстрому отключению сети при четкой работе максимальной токовой защиты.
3.3.3. Сравнение условий электробезопасности в сетях с изолированной и заземленной нейтралью
При прикосновении к токоведущим частям одной из фаз сети с изолированной нейтралью человек оказывается под напряжением, величина которого изменяется в зависимости от уровня сопротивлений изоляции двух других фаз в пределах О—Uл. При прикосновении к токоведущим частям одной из фаз сети с заземленной нейтралью человек оказывается под напряжением U ф.
При изолированной нейтрали замыкание одной из фаз сети на землю не обнаруживается (без специальных измерений) до появления опасного замыкания любой другой фазы. При заземленной нейтрали замыкание одной из фаз сети на землю является практически коротким замыканием, что способствует автоматическому отключению электроустановки от сети.
В сети с изолированной нейтралью прикосновение к одной из фаз может быть как безопасным, так и опасным, причем более опасным, чем при заземленной нейтрали (при Uпр=Uл). В сети с заземленной нейтралью прикосновение к одной из фаз при рабочем напряжении 127 В и выше всегда опасно.
Из сопоставления формул (3.7) и (3.8) видно, что ток через человека при изолированной нейтрали Iи. н может быть выражен через аналогичный ток при заземленной нейтрали I3. н следующим образом:
Из (3.12) следует, что при прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью ток, протекающий через человека, всегда меньше, чем в случае заземленной нейтрали, так как знаменатель правой части выражения всегда больше числителя.
Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах (ПБ, § 379) и Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом (ЕПБ, § 487) требуют в подземных электрических сетях напряжением до 1000 В обязательного применения автоматического защитного отключения, осуществляемого с помощью реле
утечки — аппарата защиты, дающего команду на отключение поврежденной сети при одно- и двухфазных замыканиях на землю, а также при недопустимом снижении уровня сопротивления изоляции сети относительно земли. Обязательное применение этих средств автоматического непрерывного контроля за состоянием изоляции сети делает бесспорным преимущество системы с изолированной нейтралью.
Что касается опасности взрывов и пожаров, то очевидно, что система с заземленной нейтралью в этом отношении более опасна, так как при этой системе, замыкания на землю являются короткими замыканиями, что почти всегда сопровождается появлениями искр или электрической дуги, опасных в отношении взрыва взрывоопасной среды или пожара в подземных выработках шахт и рудников. Исходя из этого, отраслевыми ПБ и ЕПБ запрещено применение в подземных выработках системы с заземленной нейтралью. Она применяется для электроснабжения электроустановок поверхности шахт и рудников из-за возможности одновременного питания силовых и осветительных установок от сетей напряжением 380/220 или 220/127 В, а также для сетей напряжением 110 кВ и выше.