Нормальный режим работы электроустановок

Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью. В случае, если сопротивления изоляции фаз равны между собой, т.е. r­₁ = r₂ = r₃ = r и ток, протекающий через человека при его прикосновении к одной из фаз будет определяться по формуле

(1.2)

где r - сопротивление изоляции фаз; R_ch - сопротивление цепи человек-земля, складывающееся из собственно сопротивления человеческого тела, одежды, обуви, пола.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) изоляция в силовых и осветительных сетях напряжением до 1000 В считается исправной, если ее сопротивление на участке фазного провода между смежными предохранителями не менее 0, 5 МОм. Активное сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом. Поскольку r > > R_ch, независимо от категории электроопасности помещения и условий среды при исправной изоляции и малой емкости проводов (до 0, 05 мФ) однофазное прикосновение к сетям напряжением до 1000 В безопасно.

В более общем случае, когда сопротивления изоляции фаз не равны между собой, выражение для тока, проходящего через человека, удобно выразить через проводимости человека и фаз электрической сети, т.е. величины, обратные соответствующим сопротивлениям:

, (1.3)

где U_Ф = (- 220 В), G­_ch – проводимость цепи через человека G_ch = 1 /R_ch = 10^-3 См, g₁ – проводимость фазы, к которой прикоснулся человек, g₂, g₃ - проводимости смежных фаз.

При наличии больших емкостей (кабельные линии) ток, протекающий через человека, определяется по формуле

, (1.4)

где w - угловая частота переменного тока (w = 2p× f = 314), С - емкость фазных проводов относительно земли, ф.

В этом случае, как видим, сопротивление изоляции фаз не влияет на величину тока, протекающего через человека и, таким образом, не обеспечивают безопасности при прикосновении к сети.

Рисунок 6

Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью. В этом случае (см. рисунок 1.4) ток, проходящий через человека определяется зависимостью

(1.5)

где r₀ - сопротивление заземления нейтрали. Согласно ПУЭ, r₀ не должно превышать 10 Ом, следовательно, в выражении (1.5) значением r₀ можно пренебречь и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью в особо электроопасных помещениях, когда сопротивление цепи “человек - земля” может не превышать R_ch = R_h =1000 Ом (R_h - активное сопротивление тела человека). Человек при этом оказывается практически под фазным напряжением U_ф, а ток, протекающий через него в 2, 2 раза превышает ток порога фибриляции. В помещениях с сухими электроизоляционными полами R_ch > > R_h и U_h < < U_ф, и в этом случае вероятен исход, благоприятный для человека.

Из уравнения (1.5) следует также, что при нормальном режиме работы трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью ток I_h опасен для жизни независимо от сопротивления изоляции и емкости линии, так как проводимости фазных проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали.

Из сказанного выше следует, что исправные трехпроводные сети с изолированной нейтралью обеспечивают гораздо бò льшую безопасность при однофазном прикосновении человека к сети. Однако, на практике, для электроснабжения предприятий, жилых помещений чаще используют четырехпроводную схему с заземленной нейтралью. Она более предпочтительна, поскольку обеспечить высокое сопротивление изоляции электрических сетей, к котрым присоединяются сотни и тысячи потребителей практически невозможно, и преимущества сети с изолированной нейтралью не могут быть реализованы. В то же время сети с глухозаземленной нейтралью имеют технологическое преимущество, так как они универсальны, и к ним могут подключаться как однофазные, так и трехфазные нагрузки. Кроме того, они менее опасны в аварийном режиме замыкания фазы на землю.