Анализ условий поражения человека электрическим током в трехфазных сетях переменного тока до 1000 В.

Поражения человека электрическим током возможны при замыкании электрической цепи через тело человека, т.е. при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно прикасается человек, называется напряжением прикосновения. Опасность такого прикосновения оценивается величиной тока, проходящего через те по человека, или же напряжение прикосновения зависит от следующих факторов: схемы замыкания цепи тока через тело человека; напряжения сети; схемы сети, режима ее нейтрали (т.е. заземлена или изолирована нейтраль); степени изоляции токоведущих частей от земли; значения емкости токоведущих частей относительно земли.

Возможны два случая замыкания цепи тока через тело человека: человек касается одновременно двух фазных проводов и человек касается лишь одного фазного провода.

Двухфазное прикосновение к токоведущим частям (двухполюсное). Ток определяется линейным напряжением U_л. Ток через человека будет составлять: I_h = U_л/R_h = 3^1/2U_ф/R_h = 380/1000 = 0, 38 А = 380мА (U_ф - фазное напряжение). Этот ток смертельно опасен для человека. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через человека, практически не зависит от режима нейтрали. Опасность прикосновения не уменьшится и в том случае, если человек будет надежно изолирован от земли.

Однофазное прикосновение. На величину тока, проходящего через человека, значительное влияние оказывает сопротивление изоляции проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви, режим нейтрали электрической сети и некоторые другие факторы. В России используют всего два вида трехфазных сетей до 1000 В: трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью и трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью.

В сети, с заземленной нейтралью, цепь тока, проходящего через человека, включает в себя, кроме сопротивления тела человека, еще и сопротивления пола, на котором стоит человек, а так же сопротивление заземления нейтрали источника тока. При этом все эти сопротивления включена последовательно.

Ток, проходящий через тело человека, определяют по формуле: I_h = U_ф/(R_h+R_об+R_п+R₀), где U_ф - фазное напряжение, В; R_h - сопротивление тела человека, Ом; R_об - сопротивление обуви; R_п - сопротивление пола; R₀ -сопротивление заземления нейтрали источника тока.

В наиболее неблагоприятном случае (токоведущая обувь - сырая или подбитая металлическими гвоздями и человек стоит на сырой земле, металлическом полу, т.е. R_об=0, R_п=0, R₀≤ 10Ом): I_h = 220/(1000+0+0+10)≈ 0, 22А=220мА, что смертельно опасно для человека.

Если обувь не токопроводящая (резиновые галоши R_об=45кОм) и человек стоит на изолируем основании (деревянный пол, R_п=100кОм), то

I_h=220/(1000+45000+100000+10)≈ 0, 0015А=1, 5мА. Этот ток не опасен для человека, что показывает, какое исключительное значение имеет для безопасности работающих непроводящая ток обувь, и, в особенности, изолирующий пол.

Основное защитное мероприятие от поражения электрическим током – защитное зануление.

В сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением. Для этого случая: I_h=U_ф/(R_h+R_об+R_п+Z/3), где Z - сопротивление изоляции одной фазы относительно земли (активная и ёмкостная составляющие).

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет токопроводящую обувь, стоит на токопроводящем полу (R_об=0, R_п=0): I_h=220/(1000+0+0+90000/3)= 0, 007А=7мА. Если R_об=45кОм, R_п=100кОм: I_h=220/(1000+45000+100000+90000/3)= 0, 00125А=1, 25мА

Основное защитное мероприятие от поражения электрическим током – защитное заземление.

Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной фаза сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Это справедливо лишь для нормальных (безаварийных) условиях работа сетей.

В случае аварии, когда одно из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной, т.к. в этом случае напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения может быть незначительным, а напряжение прикосновения:

При напряжениях до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью. Сеть с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно сети незначительна. Такими являются сети мало разветвленные, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящихся под постоянным надзором квалифициронного персонала. Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов, (из-за высокой влажности, агрессивной среды), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции, либо когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для человека.

При напряжении выше 1000 В по технологическим причинам сети напряжением до 35 кВ включительно имеют изолированную нейтраль, свыше 35 кВ - заземленную. Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека является одинаково опасным прикосновение к проводу сети, как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети напряжением выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.