Т рехфазные трехпроводные сети с изолированной нейтралью.

Нормальный режим Аварийный режим

Во время нормального режима работы, при прикосновении к одной из фаз сети, через тело человека пойдет ток

где z – комплекс полного сопротивления одной фазы относительно земли, Ом, , r и C – сопротивления изоляции провода (Ом) и емкость провода (Ф) относительно земли (приняты для упрощения одинаковыми для всех проводов сети). При переходе от комплексной формы к действительной

.

Если емкость проводов относительно земли мала (С0), что справедливо для сетей небольшой протяженности:

.

Для кабельных сетей при больших С и r∞,

,

где x_c – емкостное сопротивление, равное 1/ωС, Ом, ω – угловая частота, рад/с.

Из уравнений следует, что для сетей небольшой протяженности I_чел зависит от сопротивления проводов и с увеличением сопротивления опасность уменьшается и не зависит от сопротивления проводов в кабельных сетях.

При аварийном режиме (замыкание фазы на землю через малое сопротивление r_зм, сила тока (А), который проходит через человека, прикоснувшегося к исправной фазе, будет

,

а напряжение прикосновения (В)

.

При r_змR_чел, U_пр= U_ф и человек оказывается под действием линейного напряжения.

В реальных условиях r_зм > 0, поэтому напряжение, под которым окажется человек в аварийной ситуации, будет значительно больше фазного, но меньше линейного напряжения сети.

Вывод аварийное прикосновение во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режиме работы.

Трехфазные четырехпроводные сети с заземленной нейтралью.

В этих сетях сопротивление изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы. Нормальный режим. Сила тока (А), проходящего через человека будет

где r_о – сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Нормальный режим Аварийный режим

В обычных условиях r_о  10 Ом, сопротивление человека R_чел = 1 кОм. Следовательно, при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек попадает под U_ф.

Можно сделать вывод о том, что прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем прикосновение к фазе сети с заземленной нейтралью.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление r_зм, силу тока, проходящего через человека, касающегося исправной фазы, определяют по уравнению

напряжение прикосновения (В) будет

При этом, если сопротивление замыкания провода на землю r_зм=0, уравнение примет вид U_пр= U_ф. Следовательно, в данном случае человек попадает под действие линейного напряжения сети. В то же время, если принять равным r_о=0, то U_пр=U_ф, и напряжение, воздействующее на человека, будет равно фазному напряжению.

В реальных условиях и r_о>0, и r_зм>0, как результат U_ф>U_пр>U_ф.

Вывод прикосновение человека к исправной фазе сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме более опасно, чем при нормальном режиме.

Выбор схемы сети (режима нейтрали) определяется технологическими требованиями и условиями безопасности. Четырехпроводные сети позволяют использовать два рабочих напряжения линейное и фазное. Однако, сети с изолированной нейтралью применяются тогда, когда есть техническая возможность поддерживать в исправности изоляцию проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна (сети малой протяженности), а сеть с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов или имеются трудности с обнаружением пробоя изоляции, либо сеть большой протяженности и емкостные токи велики.

При напряжении выше1000 В по технологическим требованиям сети напряжением до 35 кВ включительно имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ – заземленную.