Файл: Краткое содержание выполненных работ.pdf

20 2.7 – Схема прикосновения человека к незаземленному проводу в нормальном режиме работы и схема замещения
Напряжение прикосновения и ток через тело человека будут равны:
????
пр
= ???? ∙ (
????
ℎ
∙ ????
1
∙ (????
2
+ ????
0
)
????
ℎ
∙ ????
1
∙ (????
2
+ ????
0
) + ????
2
∙ ????
0
+ (????
ℎ
+ ????
1
)
)
????
ℎ
= ???? ∙ (
????
1
∙ (????
2
+ ????
0
)
????
ℎ
∙ ????
1
∙ (????
2
+ ????
0
) + ????
2
∙ ????
0
+ (????
ℎ
+ ????
1
)
)
Как правило, сопротивление заземлителя ????
0
≪ ????
1
, ????
2
или
????
0
≪ ????
ℎ
, то вы- ражение можно записать в виде: ????
пр
= ????; ????
ℎ
= ???? ????
ℎ
⁄
При малом значении r
0
, изоляция не влияет на ток через тело человека
и напряжение прикосновения U
пр оказывается равным рабочему напряжению сети. Ток через тело человека I
h
зависит только от рабочего напряжения сети и
R
h
. Следовательно, прикосновение человека к незаземлённому проводу се-
ти оказывается опасным, даже при высоком сопротивлении изоляции про-
водов.
Нормальный режим под нагрузкой. На рисунке 2.8 показана схема при- косновения человека к заземленному проводу в нормальном режиме работы и схема замещения.
Рисунок 2.8. – Схема прикосновения человека к заземленному проводу в нор- мальном режиме (а) и схема замещения (б) под нагрузкой
Напряжение прикосновения будет равно: ????
пр
=
????
нагр
∙????
а−б
∙????
ℎ
????
ℎ
+????
0

21
Человек при прикосновении к заземлённому проводу оказывается под напряжением прикосновения, равным потере напряжения в заземлённом про- воде на участке от места его заземления (точка а) до места прикосновения (точ- ка б). Напряжение прикосновения в нормальном режиме работы увеличивается по мере удаления от места заземления провода и достигает максимума в точке
в. В случае, если сеть спроектирована с учетом требований ПУЭ в части допу- стимого отклонения напряжения, то наибольшее значение напряжения прикос- новения (точка в) не превысит 5% номинального напряжения сети.
Аварийный режим работы под нагрузкой. Аварийный режимработы се- ти (при КЗ) - когда человек касается заземлённого провода сети, ток в проводе возрастает до величины тока однофазного короткого замыкания. В этом случае величина потери напряжения в проводе достигает 100% номинального напря- жения сети. При одинаковых сечениях проводов напряжение в точке КЗ (точка
г) будет близким к половине номинального напряжения сети. На рисунке 2.9 показана схема прикосновения человека к заземленному проводу в аварийном режиме и схема замещения.
Напряжение прикосновения зависит от величины тока КЗ и может до- стигать значения равного половине напряжения сети. Т.е. в сети с заземлённым проводом сопротивление изоляции практически не влияет на ток через тело че- ловека, прикосновение к незаземлённому проводу сети оказывается более опас- ным, чем к заземлённому проводнику. При прикосновении человека к зазем- лённому проводнику, ток через тело человека зависит от режима работы сети. В аварийном режиме работы прикосновение к заземлённому проводнику более опасно, чем в нормальном режиме.
Рисунок 2.9 – Схема прикосновения человека к заземленному проводу в ава- рийном режиме и схема замещения
2.6. Анализ поражения электрическим током в трехфазных сетях
При проведении анализа принимаются следующие допущения:
1) Внутренние сопротивления источника питания и продольные сопро- тивления проводников сети малы и поэтому не учитываются.
2) Сопротивления изоляции, как и ёмкости проводов относительно земли, не равны между собой: r
1
≠ r
2
≠ r
3
≠ r
N
; с
1
≠ с
2
≠ с
3
≠ с
N
≠ 0.

22 3) Замыкание фазы на землю происходит через переходное сопротивле- ние r
зм
(при коротком металлическом замыкании принимается равным нулю).
4) Тело человека обладает только активным сопротивлением, а сопротив- ление основания, на котором стоит человек, включая сопротивление обуви рав- ны нулю.
Нормальный режимработы сети – когда электрическая сеть находится в исправном состоянии, замыкания в сети отсутствуют, а человек коснулся одной из фаз сети, рисунок 2.10.
Рисунок 2.10 – Схема прикосновения человека к фазному проводу 3-хфазной сети и схема замещения
Напряжение прикосновения и значение тока через тело человека в ком- плексной форме U
пр
:
Приведенные выражения для общего случая трёхфазной сети, можно, с учётом особенностей каждого типа сети, распространить на трёхфазные сети с различными режимами работы нейтрали источника питания.
2.6.1. Опасность поражения электрическим током в трехфазной че-
тырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью
Нормальный режим работы. На рисунке 2.11 показана схема прикоснове- ния человека фазному проводу трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью.
Проводимости нулевого и фазных проводников относительно земли име- ют малые значения по сравнению с проводимостью заземления нейтрали и мо- гут быть приравнены к нулю, т.е.: ????̇
1
, ????̇
2
, ????̇
3
, ????̇
????
≪ ????̇
1
= ????̇
2
= ????̇
3
= ????̇
????
≈ 0.
Тогда выражение для расчета ????̇
пр примет вид:
????̇
пр
= ????
ф
∙
????̇
0
????̇
0
+ ????̇
ℎ
В действительной форме получим:
????
пр
= ????
ф
∙
????
ℎ
????
ℎ
+ ????
0

23
Рисунок 2.11 – Схема прикосновения человека к фазному проводу 3-хфазной сети с глухозаземленной нейтралью
Ток через тело человека в нормальном режиме работы сети равен:
????
ℎ
=
????
ф
????
ℎ
+ ????
0
; ????
ℎ
≈
????
ф
????
ℎ
; ????
пр
≈ ????
ф
Т.к. ????
0
≪ ????
ℎ
, то его можно принять равным нулю. Тогда ток через тело человека и напряжение прикосновения будут равны.
Человек оказывается под фазным напряжением сети U
ф
. При условии, что полные проводимости проводов относительно земли малы по сравнению с про- водимостью заземления нейтрали, величина тока через тело человека оказыва- ется не зависящей от сопротивлений изоляции и ёмкости проводов относитель- но земли и ограничивается только сопротивлением тела человека R
h
При аварийном режиме работы сети при прикосновении человека к од- ной из фаз сети, например к фазному проводнику L
1
, происходит замыкание одной из других фаз сети, например фазного проводника L
3
, на землю через ма- лое сопротивление r зм
. На рисунке 2.12 показано прикосновение человека к фазному проводу трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме работы сети.
Рисунок 2.12 – Схема прикосновения человека к фазному проводу 3-хфазной сети с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме

24
В месте замыкания фазного проводника L
3
на землю, проводимости нуле- вого и фазных проводников относительно земли могут быть приняты равными нулю. Тогда: где ????̇
зм
– полная проводимость в месте замыкания фазного проводника L
3
на землю..
???? – оператор, учитывающий сдвиг фаз, ???? = −
1 2
+ ???? ∙
√3 2
Полная проводимость в месте замыкания равна: ????̇
зм
=
1
????
зм
В действительной форме получим:
????
пр
= ????
ф
∙
????
ℎ
∙ (????
зм
+ ????
0
∙ √3)
????
ℎ
∙ (????
зм
+ ????
0
) + ????
зм
∙ ????
0
Ток через тело человека в

аварийном режиме работы сети равен:
????
ℎ
= ????
ф
∙
(????
зм
+ ????
0
∙ √3)
????
ℎ
∙ (????
зм
+ ????
0
) + ????
зм
∙ ????
0
При металлическом замыкании сопротивление ????
зм можно принять равным нулю. Тогда:
????
ℎ
≈
√3 ∙ ????
ф
????
ℎ
; ????
пр
≈ √3 ∙ ????
ф
Человек оказывается под напряжением, величина которого зависит от со- противления в месте замыкания. Т.к. ????
зм и
????
0
> 0, напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фаз- ному проводу всегда меньше линейного, но больше фазного напряжения сети
(
????
ф
< ????
пр
< ????
л
). Наиболее опасным случаем является режим металлическо-
го замыкания фазы сети, в этом режиме человек оказывается под линейным
напряжением сети, а ток через тело человека ограничивается только его со- противлением ????
ℎ
Режим косвенного прикосновения. На рисунке 2.13 показана схема при- косновения человека к заземленному корпусу в сети с глухим заземлением нейтрали. Проводимости нулевого и фазных проводников относительно земли имеют малые значения по сравнению с проводимостью заземления нейтрали и корпуса электроустановки, поэтому принимаем их равными нулю. Тогда с уче- том шунтирования сопротивления тела человека ????
ℎ
сопротивлением заземле- ния ????
з
, напряжение прикосновения ????̇
пр в комплексной форме, примет вид:
????̇
пр
= ????
ф
∙
????̇
0
????̇
зз
+ ????̇
0
где ????̇
зз
– полная проводимость заземления корпуса электроустановки.

25
Рисунок 2.13 – Схема прикосновения человека к заземленному корпусу в сети с глухим заземление нейтрали
Полная проводимость заземления корпуса электроустановки равна: ????̇
зз
=
1
????
з
В действительной форме получим:
????
пр
= ????
ф
∙
????
з
????
з
+ ????
0
Ток через тело человека при косвенном прикосновении равен:
????
ℎ
= ????
ф
∙
????
з
????
ℎ
∙ (????
з
+ ????
0
)
Согласно ПУЭ сопротивление ????
0
источника питания в сетях напряжением до 1кВ не должно превышать 2÷8 Ом, сопротивление заземления ????
з корпусов электроустановок также не должно превышать 10 Ом. Величины сопротивле- ний практически эквивалентны и в случае их равенства ток через тело человека и напряжение прикосновения будут равны:
Напряжение прикосновения оказывается равным половине фазного U се- ти. При этом опасные потенциалы появляются и на нулевом проводе. Опас- ность увеличивается, если в качестве заземлителей используются батареи отоп- ления, водопроводные трубы с высоким сопротивлением ????
з
. В этом случае U
пр оказывается близким к фазному U сети:
В связи с этим в электрических сетях с глухим заземлением нейтрали напряжением до 1000 В защитное заземление корпусов электроустановок яв-
ляется неэффективной мерой защиты и поэтому запрещается его примене- ние в качестве единственной меры защиты от замыкания на корпус элект- роустановки, но допускается использовать его в качестве дополнительной меры защиты.

26
2.6.2. Опасность поражения электрическим током в трехфазной сети
с изолированной нейтралью
Для 3-хфазной сети с изолированной нейтралью источника питания про- водимость нулевого проводника относительно земли и проводимость заземле- ния нейтрали равны нулю, т.е. ????̇
0
= ????̇
????
= 0. Т.е. напряжение прикосновения и величина тока через тело человека будут находится по формулам:
На рисунке 2.14 показана схема прикосновения человека к фазному про- воду 3-хфазной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме ра- боты.
Рисунок 2.14 – Схема прикосновения к фазному проводу 3-хфазной сети с изо- лированной нейтралью при нормальном режиме работы
При ????
1
= ????
2
= ????
3
= ???? и ????
1
= ????
2
= ????
3
= ???? , а следовательно, при ????̇
1
= ????̇
2
=
= ????
̇
3
= ????̇, ток, проходящий через тело человека, в комплексной форме:
????̇
ℎ
=
3 ∙ ????
ф
3 ∙ ????
ℎ
+ ????̇
, где ????̇ =
1
????̇
=
1 1
????
+ ???? ∙ ???? ∙ ????
????̇ – полное комплексное сопротивление провода относительно земли.
В действительной форме ток, проходящий через тело человека, равен:
????
ℎ
=
????
ф
????
ℎ
∙
1
√1 +
????∙(????+6∙????
ℎ
)
9∙????
ℎ
2
∙(1+????
2
∙????
2
∙????
2
)
При нормальном режиме сети (до 1 кВ) с изолированной нейтралью, ток
через тело человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов, зависит
от величин активного и емкостного сопротивлений проводов относительно

27 земли. С увеличением активного сопротивления и уменьшением ёмкости
сети величина тока уменьшается.
В случае ВЛ или КЛ малой протяженности и напряжения до 1 кВ, емко- стью сети можно пренебречь, т.е принять, что ????
1
= ????
2
= ????
3
= ???? и ????
1
= ????
2
= ????
3
=
= 0, а следовательно ????̇
1
= ????̇
2
= ????̇
3
= 1/????. Тогда ток, проходящий через тело че- ловека будет определяться по формуле:
????
ℎ
=
3 ∙ ????
ф
3 ∙ ????
ℎ
+ ????
Таким образом, в сетях малой протяжённости напряжения до 1000 В ток через тело человека зависит только от активного сопротивления изоля-
ции. Поддержание высокого активного сопротивления изоляции приводит к уменьшению величины тока через тело человека в период прикосновения.
Нормальный режим работы (кабельные сети U >1кВ) значительной
протяженности. При ????
1
= ????
2
= ????
3
= ∞ и наличии 1 только емкости сети ????
1
=
????
2
= ????
3
= ????, величина тока, протекающего через тело человека:
Ток через тело человека зависит только от емкостного сопротивления
изоляции и даже при идеальной изоляции (???? = ∞) прикосновение к токове- дущим частям смертельно опасно. Поддержание малой величины ёмкости сети уменьшает величину тока через тело человека в период прикосновения.
Аварийный режим работы. На рисунке 2.15 показана схема прикоснове- ния человека к фазному проводу 3-хфазной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме работы сети.
Рисунок 2.15 – Схема прикосновения к фазному проводу 3-хфазной сети с изо- лированной нейтралью в аварийном режиме сети