Файл: Osnovu_ohorona_praci_1_new.pdf

336

додатковий токопровід r

1зм

. Загальна провідність ділянки 

мережі від проводу 1 до землі визначиться як

а  вели2

чина струму, що проходить через людину за аналогію з попереднім
дорівнюватиме 

,

1

1

1

1

1

r

r

R

q

çì

Ë

+

+

=

,

2

1

,

çì

Ë

³ç

³ç

Ë

â

Ë

r

R

r

r

R

U

I

⋅

+

+

=

(3.14)

В (3.14) порівняно з (3.12) є третій член, величина опору якого

знаходиться в межах 10

7

…10

8

Ом — відповідно до зроблених вище

допущень.

Таким чином, І

Л,в

на два2три порядки менше І

Л,а

і доторкання до про2

воду з пошкодженою ізоляцією (з пробоєм на землю) є значно безпеч2
нішим, ніж до «здорового» проводу. На цьому принципі можлива реа2
лізація засобів захисту людини — при її доторканні до струмовідних
частин останні автоматично, засобами захисту, замикаються на землю.

Трифазна мережа, ізольована від землі. 

При доторканні людини до

фазного проводу трифазної мережі, ізольованої від землі, виникає мере2
жа замикання на землю, більш розгалужена, ніж в однофазній. Основні
елементи цієї мережі: «фазний провід 1» – «людина паралельно з r

1

» —

«земля» — «опори ізоляції r

2

і r

3

» — «фазні проводи 2 і 3» (рис. 3.6, а).

До цієї мережі прикладена лінійна напруга U

Л

, а не фазна U

Ф

, як в

однофазній мережі. Оскільки U

Л

= √3U

Ф

, то в трифазній мережі при

інших рівних чинниках величина струму замикання на землю, як і
величина струму, що проходить через людину при її доторканні до
фазного проводу, має бути більшою.

За рівності опорів ізоляції (r

1

= r

2

= r

3

= r

із

) і ємностей (С

1

= С

2

= 

= С

3

= С) струм, що проходить через людину, визначиться виразом: 

(3.15)

(

)

(

)

,

1

9

6

1

2

2

C

r

R

R

r

r

R

U

I

Ë

Ë

Ë

ô

Ë

ω

⋅

+

+

+

=

2

де ω — кутова частота мережі, Гц; 
С — ємність проводів відносно землі, Ф.

Аналогічно попередньому (однофазна мережа), за умови r

1

= r

2

= 

r

3

= r

із

і С

1

= С

2

= С

3

= 0, що досить імовірно для нерозгалужених пові2

тряних мереж, величина струму, що проходить через людину, визна2
читься виразом:

.

337

r

1

r

2

r

3

C

1

C

2

C

3

U

ô

3

2

1

U

äîò

Рис. 3.6. Схема включення людини під напругу при дотиці до фазного проводу (а) 

і до корпусу  споживача електроенергії при пошкодженні ізоляції (б)

I

ë

R

ë

I

ë

I

ë

à

á

,

3

³ç

Ë

ô

Ë

r

R

U

I

+

=

(3.16)

Дійсно, порівнюючи вираз (3.12) для величини струму, що прохо2

дить через людину, при нормальному режимі роботи електроустанов2
ки в однофазній мережі і вираз (3.16), бачимо, що в трифазній мережі
І

Л

, практично, в три рази більше.

В трифазній мережі пошкодження опору ізоляції будь%якого фазного

проводу впливає на величину струму через людину, яка потрапила під
напругу, таким же чином, як і в однофазній мережі: доторкання до фазного
проводу з непошкодженою ізоляцією, при пошкодженні ізоляції інших фаз%
них проводів, більш небезпечне, ніж доторкання до проводу з пошкодженою
ізоляцією при непошкодженій ізоляції інших фазних проводів. У зв’язку з цим
проблема контролю стану 0ізоляції у трифазній мережі, ізольованій від
землі, є такою ж актуальною, як і в однофазній, розглянутій вище.

В правій частині схеми (рис. 3.6, б) розглянуто можливий варіант

доторкання людини до корпусу споживача електроенергії, який опи2
нився під напругою в результаті пошкодження ізоляції фази 1. При
незаземленій установці таке доторкання рівнозначне першому варі2

.

анту (а), виникне подібна першому варіанту (а) мережа, а величина
струму, що проходить через людину, визначиться виразом (3.16).
Якщо ж неструмовідні частини попередньо заземлити, то паралельно
можливому включенню людини буде провідник «корпус–земля» і
струм замикання на землю буде розподілятися між цим провідником
і тілом людини зворотно пропорційно їх опорам. При малому значен2
ні опору заземлення, останнє, практично, шунтує людину і забезпечує,
таким чином, її захист на випадок пошкодження ізоляції споживача
електроенергії і переходу напруги на неструмовідні частини елек2
троустановки. Такий технічний засіб захисту називається захисним
заземленням. Але функції захисного заземлення не обмежуються
тільки шунтуванням людини.

При функціонуванні заземлення має місце протікання струму в

землі, а, відтак, на її поверхні в радіусі близько 20 м від заземлювача
виникає зона підвищених потенціалів відповідно до рис. 3.3, розподіл
потенціалів в якій характеризується пунктирною кривою рис. 3.6, б.

Якщо заземлювач знаходиться від споживача енергії на відстані

менше 20 м (рис. 3.6, б), то напруга дотику, під яку попадає людина,
буде визначатись різницею потенціалів корпуса споживача електрое2
нергії і поверхні землі, де стоїть людина. Таким чином, правильно
виконане захисне заземлення не тільки шунтує людину, а і зменшує
напругу дотику, як показано на рис. 3.6, б. Що ближче буде заземлю2
вач до місця знаходження людини при її дотику до корпуса обладнан2
ня, що опинився під напругою, то меншою буде U

дот

. При знаходжен2

ні заземлювача від споживача електроенергії на відстані, більшій 20 м,
захисне заземлення буде зменшувати тільки струм, що проходить
через людину.

При наявності заземлення у варіанті рис. 3.6, б величина струму,

що проходить через людину, визначається як 

338

(3.17)

,

3

çàç

³ç

Ë

³ç

Ë

Ë

r

r

R

r

R

U

I

⋅

+

+

=

де r

заз

— опір заземлюючого пристрою розтіканню струму, Ом.

Вище, переходячи до розгляду правої частини рис. 3.6 (дотик

людини до корпусу електроустановки, який знаходиться під напру2
гою в результаті пошкодження ізоляції) ми ототожнювали з дотиком
до того ж фазного проводу, а величина струму, що проходить через
людину, мала визначатися виразом (3.16).

339

Але за наявності заземлення корпусу фактична величина струму,

що проходить через людину, практично на 2 порядки менше — третя
складова в знаменнику виразу (3.17) знаходиться в межах 10

7

…10

8

Ом.

Для з’ясування ролі захисного заземлення у даному випадку

доцільно порівняти вирази (3.17) і (3.14). Знаменники цих виразів
досить подібні, а захисне заземлення можна розглядати як заздалегідь
виконане замикання фазного проводу, до якого може доторкнутися
людина, на землю, яке реалізується при переході напруги на нестру2
мовідні елементи заземленої електроустановки.

Трифазна чотирипровідна мережа з глухозаземленою ней

траллю.

На рис. 3.7 наведена принципова схема трифазної чотири2

провідної мережі з глухозаземленою нейтраллю, на якій розглядаєть2
ся два варіанти попадання людини під напругу:

• перший варіант (рис. 3.7, а) — доторкання людини до фазного

проводу при непошкодженій ізоляції інших фазних проводів;

• другий варіант (рис. 3.7, б) — доторкання людини до корпусу спо2

живача електроенергії при пошкодженні ізоляції і переході напруги
на неструмовідні частини за відсутності доторкання людини у лівій
частині рис. 3.7. 

Рис. 3.7. Схема трифазної чотирипровідної мережі

з глухозаземленою нейтраллю

à

á

3

2

1

0ð,0çàõ

R

ë

I

ë

I

ê.ç

r

o

I

ë

ïç

ïç

ïç

çïï

çê

Нейтраль вторичної обмотки трансформатора, від якого живиться

мережа, заземлена через r

0

<< R

Л

. При доторканні людини до фазного

проводу 1 утворюється мережа струму провід 1 – людина – земля – r

0

–

фаза 1, в якій всі елементи з’єднані послідовно. Величина струму в цій
мережі, а значить і величина струму, що проходить через людину ІЛ,
визначиться виразом 

340

,

1

1

0

ïð

ô

çåì

Ë

ô

Ë

r

r

r

r

R

U

I

+

+

+

+

=

(3.18)

А,

де r

зем

– опір землі, ч

ф

– опір фази 1, ч

пр

– опір проводу фази 1, Ом.

В знаменнику цього виразу R

Л

знаходиться в межах 10

3

Ом, r

зем

, r

0

,

ч

ф

і ч

пр

— в межах десятків Ом. Тому можна вважати, що людина попа2

дає, практично, під фазну напругу (U

дот

= U

ф

), а величина струму за2

лежить, в основному, від R

Л

.

Порівнюючи значення І

Л

відповідно до (3.18) із значеннями І

Л

в

мережах, ізольованих від землі —вирази (3.12) і (3.16), приходимо до
висновку, що величина струму, що проходить через людину, яка
потрапила під напругу, в мережі з заземленою нейтраллю на 2 поряд2
ки більша. Співставлення виразів (3.13) і (3.18) свідчить, що в мережі
з заземленою нейтраллю при дотиці людини до фазного проводу
небезпека ураження людини електричним струмом (І

Л

) практично

така, як і в мережах, ізольованих від землі при доторканні людини до
фазного проводу з непошкодженою ізоляцією (до «здорової» фази)
при наявності пошкодження ізоляції інших фаз (при наявності «хво2
рих» фаз). Підвищена небезпека ураження електричним струмом в
цих обох випадках – вирази (3.13) і (3.18) – обумовлюється одним і
тим чинником – відсутністю в мережі струму, що проходить через
людину, опору ізоляції.

В трифазній чотирипровідній мережі з глухозаземленою нейтрал2

лю при дотику людини до корпусу електрообладнання, який знахо2
диться під напругою в результаті замикання на корпус (рис. 3.7, б),
виникає, практично, така сама мережа струму замикання на землю, як
і у випадку, наведеному на рис. 3.7, а, при величині струму, що прохо2
дить через людину, відповідно до (3.18).

Для захисту людини від ураження електричним струмом у даному

випадку, як і в мережі, ізольованій від землі (рис. 3.6), здавалося б за
доцільне застосування захисного заземлення, як показано пунктиром
на рис. 3.7, б.

Тут доречно відзначити, що захисне заземлення застосовується з

метою зменшення І

Л

і U

дот

і не розраховане на аварійне відключення