25. Трехфазные электрические сети, их основные параметры и оценка опасности поражения человека током в них.

Такие сети применяются на напряжение до 1 кВ для одновременного питания трехфазных и однофазных нагрузок, включаемых на фазные напряжения.

В них нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно. Для фиксации фазного напряжения при наличии однофазных нагрузок применяют нулевой рабочий проводник, связанный с нейтралью трансформатора (генератора). Проводимость этого проводника должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. В нормальном режиме трехфазная электрическая сеть с глухозаземлен ной нейтралью характеризуется таким же распределением напряжений и то-ков, как и сеть с изолированной нейтралью. Ток, протекающий через проводник, соединяющий нейтраль трансформатора (генератора) с заземляющим устройством, будет равен нулю: IN=0. Таким образом, в трехфазной электрической сети с глухозаземленной нейтралью при замыкании одной из фаз на землю через место замыкания будет протекать ток замыкания, величина которого в основном зависит от полного сопротивления контура N-C-K-KI-N. Реально сопротивление этого контура не превышает 2 Ом. В связи с этим однофазное замыкание на землю в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью еще называют коротким замыканием. Поэтому, ток замыкания для такой сети будет значительным, что представляет определенную опасность для обслуживающего персонала.

Физические процессы, протекающие в нормальном режиме и при однофазном замыкании на землю, в трехфазных электрических сетях с эффективно заземленной нейтралью аналогичны выше рассмотренным в трехфазных электрических сетях с глухозаземленной нейтралью

Параметры трехфазной сети

Чтобы обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии на производство, необходимо следить за состоянием трехфазных сетей. Одно- и многофункциональные трехфазные реле позволяют контролировать ряд важнейших параметров.

Последовательность фаз

Этот параметр определяет направление вращения электродвигателя. Нарушение последовательности фаз при работе двигателя или неправильное подключение фаз до его пуска меняет направление вращения подключенного оборудования. Вращение в неверном направлении становится причиной неправильной работы генераторов, насосов, вентиляторов и т.д. Своевременно обнаруживать ошибки в чередовании фаз очень важно, особенно для машин с вращающимися и движущимися частями, для приводов, а также для передвижных потребителей, таких как строительная техника.

Обрыв фазы

Из-за обрыва фазы двигатели перестают запускаться или начинают забирать необходимый ток из других фаз. В такой ситуации обмотки двигателя подвергаются неравномерным нагрузкам, что может послужить причиной его повреждения.

Обрыв нейтрального провода

Повлияет или нет на работу оборудования обрыв нейтрального (нулевого) провода, зависит от того, симметричная или асимметричная нагрузка в сети. При симметричной нагрузке (это, например, электродвигатели или трехфазные обогреватели) обрыв нейтрального провода не влияет на сеть. Обрыв нейтрального провода в сети с асимметричной нагрузкой вызывает в отдельных фазах отклонения напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию. В этом случае необходимо предпринять такие меры защиты, как показано в примере «Определение обрыва нейтрального провода».

Повышенное и пониженное напряжение

Длительная эксплуатация электрооборудования, которое включено в сеть с напряжением, выходящим за пределы допустимого, имеет нежелательные последствия. При повышенном напряжении подключенное оборудование перегревается и в результате получает повреждения или даже разрушается. При пониженном напряжении оборудование работает нестабильно, не гарантирован надежный пуск двигателей. Если пониженное напряжение подается на катушку контактора, то контакты могут неправильно сработать при переключении – занять неопределенное положение.

Асимметрия

Из-за неравномерного распределения нагрузки по фазам сети напряжение питания двигателя становится несимметричным. При этом производительность оборудования падает, электродвигатель испытывает повышенную тепловую нагрузку и может выйти из строя, если в устройствах тепловой защиты, которыми он оснащен, нет функции контроля асимметрии фаз.

26. Процесс растекания электрического тока в грунте Земли. Напряжение шага.

В процессе эксплуатации часто бывает, что одна из фаз соединяется с землёй и происходит электрическое замыкание на землю. С этого проводника ток потечёт в землю (если цепь будет замкнута).

В месте замыкания фазного проводника на землю:

r I3

20m

Теоретически ток от места замыкания распределяется по земле до бесконечности, а практически поле растекания тока 20 метров.

Напряжение на поверхности земли: Ux=(Iз ? ?)/(2?x)

x – расстояние от места замыкания до точки, в которой измеряется напряжения;

? – электрическое удельное сопротивление грунта.

Если х>20 м, то Ux будет стремиться к нулю. Если х уменьшить, то напряжение будет увеличиваться.

Максимальное напряжение на электроде: Umax=(Iз ? ?)/(2?r)

Ux

Umax

20m 20m

Величина сопротивления электрода растеканию тока: Rш=Umax /Iз = ?/(2?r) – это сопротивление, которое оказывает электрическому току земля., в которую ток стекает через шаровой электрод радиусом r. На практике формулы более сложны.

Напряжение шага – это напряжение между двумя точками в поле растекания тока, на котором одновременно стоит человек. Максимальное напряжение шага будет в том случае, если человек одной ногой будет находиться на электроде, а второй ногой делать шаг (в любую сторону). Чем дальше человек находится от места замыкания, тем меньше напряжение шага. Напряжение шага не действует на человека, если он находится за пределами зоны растекания, т.е. за границей в 20 метров (по нормативам – 8 метров).

Если человек случайно оказывается в поле растекания тока, то сначала он не будет его ощущать. Ощутив действие электрического тока человек должен остановиться и выходить точно в ту сторону, откуда он пришел.

Если человеку необходимо войти в зону растекания тока, то он должен двигаться в ней очень маленькими шажками, или прыгая на одной ноге. Если же в зоне есть пострадавший, то к нему надо подойти как можно ближе, чтобы разность потенциалов была как можно меньше, рывком поднять его с земли и делая мелкие шаги, вынести из зоны. В зону можно войти и по доске, фанере или даже по металлическому листу (не касаясь его концов).