3.2.4. Анализ защитного действия защитного заземления в трехфазных трехпроводных сетях

Рассмотрим самый общий случай прикосновения человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети, у которой нейтраль заземлена через комплексное сопротивление, а сопротивление изоляции про­водов (г) так же, как и емкости проводов (С) относительно земли, не равны между собой. Данный случай показан на рис. 3.3.

Рис. 3.3, а - схема сети; б - эквивалентная схема; 1, 2, 3 - номера фазных проводов; и - нулевой провод

Полные проводимости изоляции фазных и нулевых проводов относительно земли и заземления нейтрали в комплексной форме равно

;

;

;

;

;

а полная проводимость человека

.

Опуская все преобразования, запишем конечное значение тока через человека в комплексной форме

; (3.1)

где а - фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз и равный

. (3.2)

Рассмотрим прикосновение человека к заземленной аппаратуре, вклю­ченной в трехфазную трехпроводную сеть с изолированной нейтралью. Возьмем наиболее простой случай, когда сопротивления-изоляции про­водов равны и емкости их относительно земли равны нулю (случай коротких воздушных сетей), т.е.

;

.

На рис. 3.4 представлен рассматриваемый случай. Эквивалентное сопротивление представляет собой параллельное включение человека сопротивлению заземления:

Рис. 3.4. а - общая схема включения; 6 - эквивалентное сопротивление

; (3.3)

;

. (3.4)

Если учесть, что для данного случая Ун = У0 = 0, то исходное уравне­ние (3.1) примет вид (заменяем I на Iз)

,

где

.

С учетом формул (3.2) получим

.

Преобразуем её, получим

В действительной форме имеем

(3.5)

Подставляя формулы (3.3) и (3.4) в формулу (3.5) и делая преобразо­вания, окончательно получим уравнение для расчета величины тока через человека

(3.6)

Анализ формулы (3.6) показывает, что на величину тока через человека в рассматриваемом случае существенно влияет сопротивление изоляции проводов относительно земли, сопротивление заземления, а также сопротивление обуви и полов, входящие в .

Рассмотрим прикосновение человека к заземленной аппаратуре, вклю­ченной в трехфазную сеть с глухозаземленнсй нейтралью. Как и в предыдущем варианте примем, что

;

.

На рис. 3.5 представлен рассматриваемый случай.

Эквивалентное сопротивление аналогично предыдущему случаю (см. рис 3.4).

Так как Y>>Y1, Y2, Yз, Yн, то можно принять, что

.

Тогда исходное управление (3.1) упростится и примет вид (заменяя I на Iэ)

Подставляя значения и и разрешая полученное уравнение относительно , окончательно получим

(3.7)

Так как обычно значение, близкое к , основным защитным фактором в трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью является сопротивление обуви и полов, входящих в , и в меньшей степени значение .

Проведем анализ эффективности заземляющих устройств в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралями.

Сравнение формул (3.6) и (3.7) показывает, что в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью ток через человека в случае пробоя одной из фаз на корпус существенно меньше, нежели в случае трехфазной трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью. Это следует из того, что для сетей, выполненных в соответствии с техническими требованиями, знаменатель формулы (3.6) много больше знаменателя формулы (3.7), т.е.

Отсюда можно сделать заключение, что в особо опасных, с точки зрения поражения электрическим током, помещения, например, в галь­ванических и травильных цехах, сырых помещениях сети с изоли­рованной нейтралью представляют меньшую опасность для человека.

Так как ток через человека в трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью в основном зависит от величины сопротив­лений-утечек проводов, то необходимо обеспечивать эффективный конт­роль изоляции сети, быстрое обнаружение и ликвидацию замыкания на землю либо автоматическое отключение аварийного участка.

При достаточно хорошей изоляции трехфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью ток при однофазном оборудо­вание может длительное время находиться под напряжением.

В трехфазных трехпроводных сетях с изолированной нейтралью категорически запрещается соединять часть корпусов электрооборудо­вания с нейтралью сети при одновременном заземлении остальных корпусов электроприборов.

Этот случай показан на рис. 3.6.