1.1. Определение силы тока, протекающего через тело человека, в сетях с различным режимом нейтрали при прикосновении человека к корпусу электроустановки, находящейся под напряжением

При однофазном включении человека в сеть (рис.1.1, 1.2) сила тока во многом определяется режимом нейтрали источника тока.

Нейтраль – это точка соединения обмоток трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через аппараты с большим сопротивлением (сеть с изолированной нейтралью), либо непосредственно соединенная с заземляющим устройством – сеть с глухозаземленной нейтралью.

Корпуса электрических машин, наружные поверхности электрического оборудования и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус.

Кроме того, при однофазном включении величина тока, проходящего через тело человека, зависит от сопротивления изоляции проводов сети относительно земли, пола, на котором стоит человек, сопротивления его обуви (диэлектрических галош, бот) и некоторых других факторов.

1.1.1. Определение силы тока, протекающего через тело человека, в сети с изолированной нейтралью

В сети с изолированной нейтралью (рис.1.1) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

Р ис.1.1. Однофазное включение человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью: a , b, c – фазы; U_ф – фазное напряжение; U_л – линейное напряжение; I_чл – ток, протекающий через тело человека; I_a, I_b, I_c – токи, стекающие на землю через сопротивления изоляции фазы (токи утечки); R_а, R_b, R_c – сопротивления изоляции фаз a, b, c относительно земли; – обозначение пробоя на корпус (в данном случае с фазы а)

В этом случае, ток, проходящий через тело человека I_чл (А), может быть определен по формуле:

I_чл = U_ф / (R_чл + R_об + R_п + R_i/3) (1.1)

где U_ф – фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки (или между фазным и нулевым проводом в случае глухозаземленной нейтрали)), В;

R_чл – сопротивление тела человека, Ом;

R_об – сопротивление обуви, Ом;

R_п – сопротивление пола, Ом;

R_i – сопротивление изоляции одной фазы относительно земли, Ом (R_a = R_b = R_c = R_i).

Рассмотрим две ситуации для сети с изолированной нейтралью.

Пример 1.1

При наиболее неблагоприятном варианте, когда человек имеет проводящую ток обувь (сырая или имеет металлические набойки, следовательно, R_об = 0), стоит на токопроводящем полу (земляной или металлический, следовательно, R_п = 0) при U_ф =220В, R_чл = 1 кОм и сопротивлении изоляции одной фазы относительно земли R_i = 90 кОм величина тока I_чл (А) составит:

I_чл = 220 / (1000 + 0 + 0 + 90000/3) = 0,007 А = 7 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

Пример 1.2

Если учесть, что обувь непроводящая (например, галоши, R_об = 45 кОм), пол – деревянный, R_п = 100 кОм при U_ф =220В, R_чл = 1 кОм и R_i = 90 кОм величина тока I_чл (А) в этом случае составит:

I_чл = 220 / (1000 + 45000 + 0 + 90000/3) = 0,00125 А = 1,25 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

Таким образом, в сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека – ощутимый и условия безопасности во многом будут зависеть от сопротивления изоляции проводов относительно земли.