2.3.3 Анализ опасности трехфазной трехпроводной сети переменного тока напряжением до 1000 в с системой заземления типа it при неполном замыкании на землю
Как правило, такие сети имеют малую длину (кабельные не более 100 м, воздушные не более 1 км). Из-за этого их емкостью относительно земли можно пренебречь.
На рис. 8 показаны: электрическая схема (а), векторная диаграмма до включения человека (б) и векторная диаграмма после включения человека (неполного замыкания фазы на землю).
а б в
Рисунок 8 – Трехфазная трехпроводная сеть переменного тока с системой заземления типа IT при неполном замыкании на землю
Для
схемы на рис. 8. б, когда сеть исправна
(
),
векторная диаграмма центрально
симметрична. Потенциал нейтрали (точка
«0») совпадает с потенциалом земли («
»).
Значения фазных напряжений равны (
).
Токи утечки, протекающие через
сопротивления изоляции
,
будут соответственно, равны
;
;
.
(1)
После включения человека (например, при касании к оголенному проводу 1-й фазы) симметрия нарушится, и сопротивление между этой фазой и землей изменится:
.
(2)
При
уменьшении сопротивления между проводом
фазы и землей, «земля» на векторной
диаграмме сместится в направлении
вектора данной фазы. В данном случае
вдоль вектора
(см. рис. 8 в;линейные
напряжения не показаны).
Напряжения фаз относительно земли
будут, соответственно, равны:
.
-
напряжение нейтрали относительно земли.
Для данного состояния сети справедливы следующие выражения:
;
.(3)
Запишем 1-й закон Киргофа для узла токов («земля»):
,
(4)
где
;
;
;
.
(5)
Учтем, что
,
(6)
.
(7)
Решив
уравнения (4…7) совместно относительно
,
получим выражения для тока через тело
человека
.(8)
Проделаем этот вывод.
,
,
.
Подставим это выражение в выражение для тока через тело человека.
.
Подставим в выражение (8) характерные значения напряжений и сопротивлений и убедимся, что минимальным сопротивлением изоляции в сети с напряжением до 1000 В должна быть величина 500 кОм, при которой величина тока не превышает 6 мА (меньше порогового неотпускающего тока)
.
Из выражения (8) вытекают следующие выводы:
- на исход поражения человека электротоком влияют: фазное напряжение, сопротивление тела человека и сопротивления изоляции фаз относительно земли (в том числе емкостные сопротивления);
- сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли должно быть не менее 500 кОм;
- для снижения опасности поражения электротоком необходимо, чтобы кожа человека была чистой, сухой и не имела повреждений. Не допускаются к работе люди больные и находящиеся в состоянии алкогольного опьянения.
- в качестве дополнительных мер защиты следует применять диэлектрические коврики, щиты, перчатки, боты, инструмент с надежной изоляцией рукояток.