Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Прикосновение человека к токоведущим частям трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью источника питания.

Поражение человека электрическим током.

А. Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью источника питания.

Большое распространение на предприятиях электротехнической промышленности (и в других отраслях народного хозяйства) получили электроустановки с номинальным напряжением до 1000 В (220, 380 и 660 В), питаемые от понижающих трансформаторов (реже трехфазных генераторов), с глухим заземлением нейтрали по четырехпроводным трехфазным сетям. На рис. 9.1 показана упрощенная схема электроснабжения от цеховой трансформаторной подстанции номинальными напряжениями электроприемников 220 (освещение) и 380 В (электродвигатели, трехфазные электропечи и др.). Эта система удобна тем, что от одного трансформатора можно питать и осветительную нагрузку (напряжение не превышает 250 В), и силовую.

Рис. 9.1. Упрощенная схема электроснабжения от цеховой трансформаторной подстанции:

Р - разъединитель; Тр - силовой трансформатор; А - автоматический выключатель; 3 - рабочее заземление нейтрали силового трансформатора; ЗП1-ЗП3 - повторные заземления нулевого провода; ЩС - щит силовой; ЩО - щит осветительный; В - однополюсные выключатели на отходящих линиях освещения

Глухое заземление нейтрали силового трансформатора обеспечивает невозможность появления во вторичной цепи напряжения, большего номинального, даже в случае нарушения изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформатора, так как в этом случае соответствующая фаза высоковольтной сети окажется заземленной. Замыкание на землю (на корпус) в этой сети вызовет короткое однофазное замыкание, вследствие чего поврежденный участок сети или поврежденное электрооборудование отключается максимальной токовой защитой.

Рис. 9.2. Схема, поясняющая однополюсное прикосновение чедовека в сети с глухозаземленной нейтралью

На рис. 9.2 изображена упрощенная схема, поясняющая однополюсное (однофазное) прикосновение человека в четырехпроводной сети напряжением 220/380 В с глухозаземленной нейтралью. Как видно из схемы, прикосновение человека, стоящего на земле (или на заземленной конструкции, полу), обусловливает замкнутую электрическую цепь «обмотка источника питания - провод линии - тело человека - земля - провод рабочего заземления нейтрали трансформатора (генератора)». При этом на человека будет воздействовать фазное напряжение сети 220 В. При хорошей проводимости пола и обуви практически все напряжение будет приложено к человеку по пути «рука - ноги». Если принять (в неблагоприятных условиях) сопротивление тела человека R_чел = 1000 Ом, то через него пройдет ток

I_чел = 220/1000 = 0,22 А,

т.е. ток, безусловно смертельно опасный для человека. Если же сопротивления обуви R_об и пола R_п в сумме окажутся соизмеримыми с сопротивлением тела человека, то ток через человека

будет меньше. Например, при значительном сопротивлении участка цепи «обувь - пол», порядка 10 000 Ом, ток через человека будет

т. е. значительно менее опасным. Но все же такой ток может вызвать боль и судорожное сокращение мышц и в ряде случаев - невозможность освободиться от воздействия электрического тока. Данный пример показывает, что практически однофазное прикосновение человека в сети с глухозаземленной нейтралью при напряжении 220 В всегда опасно. Оно может быть безопасным для сети 220/380 В, если человек будет стоять на изолирующем основании с большим электрическим сопротивлением (резиновый коврик, пластиковый пол и т. п.).

Однофазное замыкание на корпус, присоединенный к нулевому проводу, в сети с глухозаземленной нейтралью источника вследствие протекания большого тока должно вызвать срабатывание максимальной токовой защиты и быстрое отключение аварийного участка или электрооборудования. С целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем:

в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;

в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставки тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя.

Если замыкание на землю (на корпус) произойдет через значительное сопротивление, то ток в цепи замыкания может оказаться недостаточным для срабатывания защиты и установка будет продолжать работать в режиме однофазного замыкания на землю. В этом случае напряжение поврежденной фазы относительно земли несколько уменьшается, а двух других неповрежденных фаз соответственно увеличивается, и прикосновение к одной из них становится еще более опасным.

На рис. 9.3, а приведена поясняющая схема для этого случая. Из расчетной схемы рис. 9.3, б и векторной диаграммы напряжений на рис. 9.3, в видно, что в месте замыкания на землю будет проходить ток

где U_ф - фазное напряжение источника; R_зaм- сопротивление в месте замыкания на землю; R₀- сопротивление рабочего заземления нейтрали источника питания. При этом напряжение нейтрали относительно земли, которое в нормальных условиях близко к нулю, повысится и будет

U₀= I_замR₀, а напряжение провода (фазы), получившего замыкание па землю,

U_зам = I_замR_зам. Оба эти напряжения в сумме равны фазному напряжению источника питания и пропорциональны сопротивлениям R₀ и R_зам. Напряжения исправных фаз относительно земли и, следовательно, напряжение, приложенное к человеку, коснувшемуся исправной фазы, будет

Рис. 9.3. Прикосновение к одной фазе в четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью при наличии неотключенного замыкания на землю

Например, в сети 220/380 В в случае однофазного замыкания на землю с сопротивлением, равным R_зам=6 Ом, и сопротивлением рабочего заземления нейтрали R₀=4 Ом (допустимым согласно ПУЭ) ток замыкания на землю будет

Если ток срабатывания защитного аппарата (автоматического выключателя, плавкого предохранителя) больше этого тока, то защита не срабатывает и аварийное состояние сети сохраняется длительно

При этом напряжения поврежденной фазы и нейтрали относительно земли будут U_зам.ф=22*6=132В; U₀=22*4=88В.

Напряжение исправных фаз (напряжение, под которым окажется человек в момент их касания) относительно земли будет

что представляет для него значительно большую опасность, чем прикосновение в нормальных условиях при исправной изоляции фаз. Данный пример показывает, что в сетях с глухозаземленной нейтралью необходимо обеспечить быстрое отключение участка электрической сети с поврежденной изоляцией, что достигается правильным выбором защитного аппарата.

Электроустановки напряжением выше 1000 В, а именно номинальным напряжением 110, 220 кВ и выше, как правило, работают с эффективно заземленной нейтралью источника питания (трансформатора). Они характеризуются большими токами замыкания на землю. В этих сетях при однофазном замыкании на землю протекают токи, близкие по значению к токам однофазного короткого замыкания, причем должна мгновенно срабатывать на отключение максимальная токовая защита. Токоведущие части электрооборудования в сетях 110 кВ и выше обычно располагаются на недоступной при случайном прикосновении для человека высоте или надежно ограждаются.