20) Анализ поражения человека в 3-фазных электрических сетях. Оценка опасности однофазного прикосновения в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме сети.

Режим становится аварийным в том случае, если система, при переходе из одного состояния нормы в другое, отмечается резкое изменение параметров частоты тока и напряжения. К аварийным вариантам работы электрических сетей относятся такие отклонения в работе, как:

1. Короткое замыкание. Характеризуется превышением номинального напряжения в десятки раз. Проявляется яркой вспышкой света лампочки.

2. Перегрузка электросети. Даёт о себе знать нагреванием розетки, выключателя, вплоть до их возгорания.

3. Скачок тока. Следствие кратковременного превышения напряжения. При включении, лампа накаливания перегорает.

4. Слабый ток. Причиной может быть разрыв цепи. В таком случае тускло горит лампа накаливания.

5. Скачок напряжения. Чаще возникает из-за ударов молнии. В большинстве случаев это приводит к выходу из строя электроприборов.

6. Низкое напряжение. Бывает по причине частичного разрыва цепи. При длительном использовании низкого напряжения приборы выходят из строя.

ыделяют следующие виды аварийного режима работы электроустановок:

а) нарушение изоляции фаз относительно земли (например, при падении неизолированного провода электросети на землю);

б) появление напряжения на корпусе электроустановок, электроприборов из-за нарушения изоляции проводов внутри корпуса.

А. Нарушение изоляции фаз относительно земли. Рассмотрим ситуацию, возникающую при нарушении изоляции фаз относительно земли.

Четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью. При аварийном режиме, когда одна из фаз, например, фаза 3 (рисунок 1.5) замкнута на землю через сопротивление r_зам (обычно это составляет десятки Ом), а остальные фазы имеют исправную изоляцию, напряжение прикосновения определяется выражением

 (1.6)

А ток I_h, проходящий через человека:

 (1.7)

 

Рисунок 4.4

Согласно ПУЭ r₀ обычно не превышает 4 Ом и r_зам >> r₀, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшись в аварийном режиме к фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, значительно меньше линейного, но несколько больше фазного:

U_л >> U_h > U_ф .

 

Таким образом, прикосновения человека к исправной фазе сети с заземленной нейтралью в период аварийного режима более опасно, чем при нормальном режиме.

Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью. При аварийном режиме замыкания фазы на землю (пусть это будет, например, также фаза 3) через малое r_зам. (проводимости g₁, g₂, g₃ в формуле 1.3) значение тока, проходящего через человека при его прикосновении к исправной фазе:

 

 (1.8)

 

а напряжение прикосновения U_h определится как

 

  , (1.9)

Если принять r_зам. = 0, то, согласно уравнению (1.9) человек окажется под линейным напряжением. В реальных условиях r_зам.cоставляет несколько десятков Ом, т.е. значительно меньше R_сh, поэтому человек оказывается под напряжением, близким к линейному.

Этот случай является наиболее опасным, сравните выражения (1.2), (1.7), (1.8), имея в виду, что

 

 .

Трехпроводные сети напряжением V < 1000 В с изолированной нейтралью применяются там, где невозможно обеспечить работающим сухие электроизолирующие полы и нормальные метеоусловия (например, в шахтах, рудниках), а также где велика вероятность прикосновения к токоведущим частям, например, в электротехнических лабораториях. Однако безопасность гарантируется только в случае исправной изоляции и малой емкости линии. В аварийном режиме они становятся намного опаснее, чем четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью в том же аварийном режиме. Поэтому всетях с изолированной нейтралью применяют устройства непрерывного контроля изоляции, в том числе автоматически отключающие поврежденные участки сети.

Рис 316. Схема однофазного прикосновения к исправной фазы неисправной электросети, в которой одна фаза замыкается на землю

Необходимо заметить, что вышеприведенные рассуждения касаются нормальной работы электросети. При аварийных режимах сети (замыкании фазы на корпус или на землю) условия меняются. Например, если одна из фаз замыкается на землю (рис 316), то ток, который пройдет через тело человека в случае ее прикосновения к исправной фазы, можно выразить следующей зависимостьюстю:

Как правило, сопротивление короткого замыкания. Лк достаточно мал и может

пренебречь. Тогда