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 R_н —сопротивление заземления нулевой точки трансформа­тора.

При ток, протекающий через человека, превысит 100 мА, что, безус­ловно, опасно. Для снижения тока необходимо уменьшить значение сопротивления R₃₃, 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 R_H и R_3,3 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—U_л. 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 U_пр=U_л). 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 I_и. _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.