Область применения защитного заземления

Как известно из лекции № 25, выражения (25.3) ток через тело человека, прикоснувшегося к одной из фаз сети,

(29.1)

.

В сетях напряжением до 1000 В малой протяженности емкость невелика и емкостной составляющей можно пренебречь, тогда

(29.2)

т.е., чем выше сопротивление изоляции , тем меньше ток, проходящий через тело человека.

При прикосновении человека к фазе в сети с малой емкостью и большим сопротивлением изоляции, если полное сопротивление фаз относительно земли значительно больше сопротивления человека, т.е.  , выражение (29.1) примет вид:

(29.3)

В этом случае ток через человека ограничивается сопротивлением фаз относительно земли и почти не зависит от . При сопротивлениях фаз относительно земли в несколько десятков кОм и более ток, проходящий через человека, невелик и даже может не превышать длительно допустимого (10 мА).

И если сопротивление изоляции фаз большое ( ), то безопасно даже прикосновение к фазе. Однако большинство сетей имеют значительную емкость (С > 0,1 мкф на фазу). У разветвленных сетей с большим числом потребителей сопротивление изоляции невелико, а емкость имеет большое значение. Поэтому может оказаться, что сопротивление фазы относительно земли намного меньше сопротивления человека: << , при этом выражение (29.1) имеет вид:

(29.4)

При прикосновении человека к ТВЧ происходит замыкание фазы на землю через сопротивление . Тогда, пользуясь аналогичными рассуждениями, можно определить и ток замыкания на землю при глухом замыкании на землю.

Глухое замыкание (замыкание через малое сопротивление << ) на землю в сети с изолированной нейтралью (рис.29.2) опасно тем, что НТВЧ, которых человек может касаться при эксплуатации ЭУ, оказывается под фазным напряжением, а напряжение исправных фаз относительно земли возрастает до линейного (рис.29.2б).

Ток глухого замыкания на землю можно определить аналогично току через человека из выражения (25.3, лекция № 25), заменив на и и приравняв к нулю, тогда

(29.5)

учитывая, что , . (29.6)

Выражение (29.6) показывает, что ток глухого замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью не зависит от сопротивления заземления .Если принять , то получим а т.к. в Космических войсках сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В используются только в передвижных агрегатах и они имеют небольшую протяженность и емкостное сопротивление , то можно записать

(29.7)

R_C

R_B

R_A

C_C

C_B

C_A

Рисунок 29.2- Принцип работы защитного заземления в сетях

с изолированной нейтралью:

а – схема сети и ЭУ с защитным заземлением; б – векторная диаграмма напряжений

Прикасаясь к корпусу ЭУ при замыкании на него фазы А, человек включается в цепь поражения параллельно , тогда

(29.8)

Подставив в выражение (29.8) из выражения (29.7), получим:

(29.9)

Из выражения (29.9) видно, что ток, проходящий через тело человека, зависит от и чем меньше , тем меньше .

При 500 кОм и малых значениях эксплуатация ЭУ в сетях с изолированной нейтралью будет безопасной даже при аварийных режимах.

Глухое замыкание на землю в сети с заземленной нейтралью мало изменяет напряжение фаз относительно земли (рис.29.3б).

Ток глухого замыкания на землю

(29.10)

где – сопротивление рабочего заземления сети;

– сопротивление защитного заземления.

Из выражения (29.10) видно, что в сети с заземленной нейтралью ток замыкания на землю зависит от сопротивления заземления, т.к. последнее входит в это выражение.

Прикасаясь к корпусу ЭУ при замыкании на него фазы А, человек включается в цепь поражения параллельно , тогда

с учетом выражения (29.10) (29.11)

Если принять = , т.к. на практике так и бывает, мы увидим это в следующей лекции, то

При = 220 В и = 1 кОм ток 110 мА, что является смертельным для человека значением.

В заключение рассуждений можно сделать вывод, что применение защитного заземления неэффективно в сетях с глухозаземленной нейтралью.