32. Аналіз небезпеки трифазної мережі змінного струму напругою до 1000в з глухозаземленной нейтраллю (неповне і глухе замикання).

неповне замикання

На рис. 9 показаны: полная электрическая схема сети (а), векторная диаграмма напряжений до включения человека (б), упрощенная (эквивалентная) электрическая схема сети (в) и векторная диаграмма напряжений после касания человека к проводу 1-й фазы (г).

а б в г

Ток, протекающий через тело человека, равен .

Подставив в формулу реальные числовые значения, получим . Полученное значение превышает пороговый фибрилляционный ток. Т. е. данная ситуация для человека смертельно опасна! Однако фибрилляция наступает не всегда. Это объясняется двумя причинами:

- протекание тока не всегда приходится на фазу «Т» кардиоцикла (человек может успеть разорвать цепь до ее наступления);

- сопротивление тела человека в реальных ситуациях часто превышает 1000 Ом, хотя в теоретических расчетах принимается таким.

глухе замикання

На рис. 10 показаны: полная электрическая схема системы TN-C (а), ее упрощенная (эквивалентная) электрическая схема (в) и векторная диаграмма напряжений после касания человека к проводу 1-й фазы и глухого замыкания фазы 2 на землю. Последнее условие означает, что сеть находится в аварийном режиме.

а б в

Напряжение прикосновения будет равно линейному напряжению

. (14)

Если принять, что , то . В этом случае человек окажется под фазным напряжением

. (15)

В действительности сопротивления и никогда не равны нулю. Поэтому реальное значение напряжения прикосновения больше фазного, но меньше линейного значения

. (16)

На основании сказанного можно сделать следующие выводы:

- ток через тело человека не зависит от емкостей фаз и токов утечки фаз на землю (при условии, что их комплексные сопротивления намного больше сопротивления заземления);

- прикосновение к фазе в аварийном режиме сети более опасно, чем в нормальном;

- при касании человека к фазе в аварийном режиме он оказывается под меньшим напряжение, чем в сети с изолированной нейтралью;

- в целях безопасности необходимо, чтобы сопротивление заземления было минимальным и никогда не превышало допустимого значения. Для этого необходим его периодический контроль и профилактика.

33. Вибір режиму нейтрали мережі.

При создании новых предприятий, внедрении новых технологических процессов и организации новых производственных участков встает вопрос о том, какую электросеть лучше использовать. Рассмотрим два наиболее распространенных вида 3-фазных электросетей, уже знакомых нам из предыдущих параграфов: 3-фазную 3-проводную с изолированной нейтралью (система IT) и 3-фазную 4-проводную с глухо-заземленной нейтралью (система TN-C).

При выборе сети и режима нейтрали, исходят из технологических соображений и соображений безопасности.

С точки зрения технологических соображений наиболее удобной является 3-фазная 4-проводная сеть с глухо-заземленной нейтралью, так как она дает потребителю два вида напряжения: фазное и линейное. Обычно мощное технологическое оборудование включают на линейное (более высокое) напряжение. Менее мощное оборудование, электроприборы, электрифицированный инструмент включают на фазное напряжение. Менее удобной является 3-фазная 3-проводная с изолированной нейтралью. Так как дает потребителю лишь линейное напряжение.

Из соображений безопасности оценим значения токов, протекающие через тело человека, в обоих видах сетей. Обе сети рассмотрим в двух режимах: нормальном и аварийном.

.

а б

Рисунок 11- Система IT в нормальном (а) и аварийном (б) режимах

Как отмечалось раньше, безопасность человека в 3-фазной 3-проводнаой сети с изолированной нейтралью определяется главным образом состоянием ее изоляции. В общем случае - не только активным, но и емкостным сопротивлением между проводами и землей (см. рис. 12 а).

В 3-фазной 4-проводной сети с глухо-заземленной нейтралью безопасность человека в меньшей степени зависит от состояния изоляции (см. рис. 12 б).

;

а б

Рисунок 12 - Система TN-C в нормальном (а) и аварийном (б) режимах

Сравнивая токи через тело человека для сетей в одинаковых режимах, приходим к выводу, что в нормальном режиме, когда сети исправны, более безопасна 3-фазная 3-проводная сеть с изолированной нейтралью (на схеме обозначена знаком « »). В аварийном режиме более безопасна 3-фазная 4-проводная сеть с глухозаземленной нейтралью, т. к. напряжение прикосновения на практике всегда ниже линейного.

Возникло противоречие. Для его разрешения рассматривают условия, в которых предполагается использовать сеть. Решение принимают в пользу той сети, которая окажется более безопасной в конкретных условиях.

Если требуется короткая сеть (десятки метров), не разветвленная, а следовательно, имеющая малое активное и емкостное сопротивление относительно земли; открытая сеть (легко доступная для визуального осмотра), применяют 3-фазную 3-проводную с изолированной нейтралью. На практике такие сети используются на открытых технологических площадках, на подвижных объектах, при проведении временных и горных работ.

Если требуется сеть большей длины, разветвленная, а следовательно, имеющая большое активное и емкостное сопротивление с землей; сеть, скрытая штукатуркой или другими элементами здания, применяют 3-фазную 4-проводную сеть с глухозаземленной нейтралью. На практике такие сети используют на стационарных объектах (в зданиях промышленных предприятий, учреждений, организаций, жилых домах городской и сельской местности и т. д.).