§4. Анализ опасности однофазных сетей переменного тока.

1. Однофазная сеть двухполюсная изолированная от земли.

Вследствие несовершенства изоляции сеть имеет проводимость каждого полюса (провода) относительно земли – активную и емкостную

Так как это в основном ВЛ до 1000В, небольшой протяженности, то будем считать b₁ и b₂ равно 0, чисто активные проводимости.

Рассмотрим 2 случая:

а) Нормальный режим работы.

Выводы.

При неравенстве сопротивлений проводов:

Согласно (1) – в нормальном режиме работы прикосновение к проводу с большим сопротивлением более опасно т.к. человек попадает под большее напряжение прикосновения (за счет того что, сопротивление провода, которого касается человек, находится в числителе выражения, при r₁ не равном r₂).

2) согласно (2) чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем больше r₁ и r₂, тем меньше напряжение проводов и I_h следовательно, тем меньше опасность однофазного прикосновения.

 

б) Аварийный режим.

Человек прикоснулся к исправному проводу 1 при замыкании на землю провода 2.

U_пр и I_h определяется выражениями (1) и (2), в которых r₂ заменено 

Так как r_зм≈0 очень мало, по сравнению с R_h, r₁ и r₂, то может быть принято равным 0 и следовательно U_пр≈U_с и основной путь тока, будет через R_h и r₃ ≈0 – по пути наименьшего сопротивления.

Вывод: При замыкании провода на землю, человек, прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению сети независимо от сопротивления изоляции проводов. Следовательно – при аварийном режиме защитная роль изоляции проводов практически полностью утрачивается и поэтому опасность поражения человека значительно выше, чем при нормальном режиме работы - прикосновение к тому же проводу.

2. Однофазная двухпроводная сеть с заземленным полюсом.

В данном случае мы не учитываем ни емкости относительно земли, ни активного сопротивления изоляции, так как их влияние не значительно.

а) При прикосновении к не заземленному проводу через человека проходит ток:

Вывод: так как r₀<<R_h, то человек оказывается практически под полным напряжением сети, а ток через него имеет наибольшее значение.

Поэтому для безопасности людей исключительно большое значение имеют сопротивления (дополнительные) – R изолирующих полов, обуви, и т.д.

б) Прикосновение к заземленному проводу.

Прикосновение к заземленному проводу не редко считают безопасным, пологая, что напряжение этого провода относительно земли не значительно.

В действительности это не всегда так. В самом деле человек оказывается под воздействием U_пр, равного потере U в заземленном проводе на участке от места его заземления. в точке «а» до места касания в точке «b»:

Где I_н –ток нагрузки проходящий по проводу, r_ab – сопротивление участка провода ab

В нормальных условиях U_пр не велико, наибольшее его значение соответствует прикосновению человека в точке C и составляет не более пяти процентов U_c, так как сечение провода выбирается из условия потерь напряжения в проводе не более пяти процентов.

При КЗ между проводами ток резко возрастает и потеря напряжения в проводах достигает почти ста процентов. При одинаковом сечении проводов напряжение в точке d близко к половине U_c. Очевидно, что U_пр возрастает практически пропорционально увеличению тока в проводе; и при КЗ может достигать опасных для человека значений.