Безопасность в сетях с изолированной и заземленной нейтралью

При прикосновении человека к одной из фаз сети с изолиро­ванной нейтралью через него пройдет ток, величина которого зависит от активных сопротивлений изоляции и емкостей фаз относительно земли (рис. 7 ).

Если считать, что активные сопротивления изоляции и ем­кости фаз сети относительно земли одинаковы, т. е. R1=R2=R3 и С1 = С2 = СЗ, то ток, протекающий через человека, тем меньше, чем выше уровень полного сопротивления изоляции от­носительно земли.

В электрических сетях напряжением до 1000 В малой про­тяженности емкость невелика, в силу чего емкостной проводимостью изоляции можно пренебречь. Если принять, что полное сопротивление изоляции сети значительно больше сопротивлении тела человека, т. е.

Zc>>Z чeл, то выражение будет иметь вид: I_чел  3 U_ф / Z_с

т. е. ток, протекающий через человека, ограничивается полным сопротивлением изоляции относительно земли и практически не зависит от сопротивления тела человека. Поэтому в сетях, имеющих малую емкость и высокий уровень активного сопротивления изоляции, прикосновение к фазе может оказаться безопасным.

Рисунок 7 - Схема однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью

Однако в разветвленных сетях с боль­шим числом электроприемников, что характерно для подземных электрических сетей рудников и сетей карьеров, емкость будет иметь значительную ве­личину, и, несмотря на большое активное со­противление изоляции, емкостной ток замыкания на землю будет большим и опасным для жизни человека. В связи с этим может оказаться, что полное сопротивление изоляции сети будет меньше сопротивле­ния тела человека, т. е. Zc< <Zчел, это означает, что при прикосновении к фазе человек оказывается под фаз­ным напряжением, а качество и сопротивление изоляции практически не влияет на величину тока через человека. Иными словами, при хорошей изоляции через человека активный ток проходить не будет, а пройдет только реактивный, однако для степени действия на организм и на степень поражения это не имеет никакого значения.

Если расчет тока, проходящего через человека, производить для наиболее жесткого условия, когда сопротивление тела человека определяется его внутренним сопротивлением, (Zчел=Rчел), тогда ток через человека:

где R и С—активное сопротивление изоляции и емкость фазы относительно земли.

Электрические сети напряжением выше 1000 В обладают большой емкостью и высоким уровнем активного сопротивле­ния изоляции. Это позволяет пренебречь активными токами утечки на землю, т. е. считать что Rl=R2=R3=. Нетоковедущие части электроустановок, которые не находятся под напряжением (корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т. п.), могут оказаться под напряжением в результате повреждений изоляции. Прикосновение к зазем­ленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, показано на риc.8.

Iчел

Рисунок 8 - Схема протекания тока при прикосновении к заземленному электрооборудованию в сети с изолированной нейтралью

На рисунке 8 показано, что ток, протекающий через человека, зависит в основном от величины Rз.з (чем меньше Rз.з, - тем меньше Iчел и, следовательно, меньше опасность поражения электрическим током).

Если корпус электрооборудования оказался под напряжением и не заземлен, то, как видно из рисунка, через тело человека будет протекать весь ток замыкания на землю, что несомненно является опасным для жизни. Однако, при наличии исправного заземления ток через заземляющее устройство будет иметь значительно большее значение, чем через человека, что позволить защитить людей от поражения при случайном прикосновении.