12) Анализ поражения человека в 3-фазных электрических сетях. Оценка опасности однофазного прикосновения в сетях с изолированной нейтралью при нормальных режимах сети.

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Фазное напряжение - напряжение между началом и концом обмотки трансформатора или напряжение между любой фазой и нулевым проводом.

Линейное напряжение – напряжение между двумя фазами. Линейное напряжение отличается от фазного напряжения на корень из 3:

Ток замыкания на землю и ток, протекающий через тело человека, зависит от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли.

Изоляция токоведущих частей (проводов, обмоток, шин и т.п.) выполняется из реальных диэлектриков, удельное электрическое сопротивление которых имеет конечное значение. Поэтому на каждом участке длины провода изоляция имеет конечное активное сопротивление. Каждый участок провода имеет емкость относительно земли. Активные сопротивления изоляции и емкость распределены по всей длине провода. Для расчета тока, протекающего через тело человека, или тока замыкания на землю эти распределенные сопротивления и емкости можно условно считать сосредоточенными.

Рассмотрим сеть напряжением 380 В (рис.2).

Прикосновение человека к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, в трехпроводной сети

2.2.1. При равенстве сопротивлений изоляции и отсутствии емкостей, что может иметь место в коротких воздушных сетях, ток, протекающий через тело человека

2.2.2. При равенстве емкостей и весьма больших сопротивлениях изоляции, что может иметь место в кабельных сетях, ток, протекающий через тело человека

(6)

где - емкостное сопротивление провода относительно земли

где - угловая частота тока;

- емкость провода относительно земли, Ф.

Угловая частота тока

(7)

где - циклическая частота тока, Гц.

Анализ полученных выражений показывает, что в сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви R_об и пола или основания R_п, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека R_чел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где R_из — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при R_об = 0 и R_п = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением U_ф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы R_из = 90 000 Ом при R_чел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.