Анализ прикосновения человека к электрической сети
Для упрощения примем, что:
-
сеть с малой емкостью (при этом
сопротивление изоляции, 
значительно
меньше емкости сопротивления изоляции 
);
-
сопротивление пола 
и
сопротивление обуви 
равны
нулю;
-
сопротивление изоляции каждого провода
относительно земли равны, т.е. 
.
Д
ля
однопроводной сети с заземленным полюсом
(«земля» используется в качестве второго
провода) ток, протекающий при однополюсном
прикосновении человека к неизолированному
(токоведущему) проводу 
,
можно определить по формуле (рисунок
3.2) 
.
В любом случае следует учитывать, что в каждый данный момент времени ток протекает от «плюса» до минуса источника напряжения по пути наименьшего сопротивления!
Для двухпроводной сети с изолированными от земли проводами (рисунок 3.3) имеем:
Рисунок 3.3
а) В случае двухполюсного прикосновения , т.е. ток опасный;
б)
В случае однополюсного прикосновения
при хорошем состоянии изоляции проводов
(по нормам 
500
кОм) человек находится под защитой
,
т.к. 
;
в) В случае однополюсного прикосновения к проводу 1 и замыкании другого провода 2 на землю , т.е. в случае нарушении изоляции через человека будет протекать опасный ток. Такой режим называется аварийным.
Для двухпроводной сети с заземленным полюсом (рисунок 3.4) имеем:
Рисунок 3.4
а)
В случае исправной нагрузки (
)
ток неопасный, т.к. 
,
где 
-
потери в проводе, В. По нормам 
;
б)
В случае короткого замыкания (к.з.)
нагрузки (неверно отсоединяют потребитель
от сети или неисправная нагрузка) ток
становится опасным, т.к. 
,
где 
.
Для трехфазной трехпроводной сети, соединенной «звездой», с изолированной нейтралью (рисунок 3.5) имеем:
Рисунок 3.5
а) эквивалентная схема соединения «звездой»,
где 
–
напряжение фазы, В (между «н» и «к»);
–
линейное
напряжение, В (между «к» и «к»),
;
н – начало каждой фазы;
к – конец каждой фазы.
Соединение начал всех фаз в одну точку, называется нейтралью. Если нейтраль не имеет соединения (контакта с землей), то она называется изолированной.
б)
в случае двухполюсного касания человека
к фазным проводам (
)
ток опасный, т.к.:
;
в) в случае однополюсного присоединения к фазному проводу при хорошем состоянии изоляции человек находится под защитой изоляции и через него протекает неопасный ток:
;
г)
в случае однополюсного касания человека
к проводу 
и
замыкании другой фазы, например 
,
на землю ток становится значительным,
определяется линейным напряжением,
опасный для жизни человека:
.
Для трехфазной трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рисунок 3.6) имеем:
Рисунок 3.6
а) в случае однополюсного прикосновения протекает опасный ток, равный:
,
который не зависит от состояния изоляции;
б)
в случае однополюсного прикосновения
к фазе
и
замыкания фазы
на
землю через человека протекает такой
же ток, как и в предыдущем случае 
,
т.к. 
через
человека не пойдет (
).
Этот ток меньше, чем в аналогичном случае
в сети с изолированной нейтралью.
Вывод: во всех рассмотренных случаях для уменьшения тока, протекающего через человека, следует использовать средства индивидуальной защиты (диэлектрические перчатки, галоши, боты, подставки и т.д.) и (или) контролировать исправность изоляции.
«
»
называется сопротивлением рабочего
заземления.
Рабочее заземление – это преднамеренное соединение токоведущей части источника (в данном случае нейтрали) с землей или ее эквивалентом для создания необходимого режима работы сети. Это физическая величина, определяемая сопротивлением в месте контакта нейтрали с землей. Величина нормируется в зависимости от напряжения фазы (сети) (таблица 2.2).
Таблица 2.2
, В |
127 |
220 |
380 |
, Ом |
8 |
4 |
2 |
Наиболее часто используемой сетью на предприятиях связи является четырех проводная трехфазная с заземленной нейтралью и нулевым проводником. Схема подключения оборудования к такой сети с обеспечением электробезопасности обслуживающего персонала показана на рисунке 3.7.
На схеме: PEN – совмещенный нулевой проводник в электроустановках до 1000 В сочетает функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего проводника N.
Нулевой защитный проводник PE обеспечивает зануление корпусов (металлических) оборудования.
Нулевой рабочий проводник N обеспечивает необходимый режим питания электроустановки.
FU1,…,FU6 – предохранители (плавкие вставки).
–
повторное
заземление нулевого проводника для
обеспечения зануления оборудования
в случае обрыва
нулевого провода и уменьшения
Рисунок 3.7
напряжения
на корпусах оборудования при коротком
замыкании фазы на корпус. Обычно 
,
но не более 30 Ом.
№1, №2 – трехфазные электроустановки (потребители).
Для
уменьшения опасности поражения
электрическим током можно подсоединить
зануленный корпус к заземлителю (
)
совместно с системами отключения.
Если используют нулевой защитный и нулевой рабочий проводник раздельно, то такая сеть называется пятипроводной ( рисунок 3.8).
Рисунок 3.8
Эти сети гармонизированы со стандартами Международной электротехнической комиссии.