ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Лекция № 3
Рассматриваются случаи прямого прикосновения (электрический контакт человека с токоведущими частями, находящимися под напряжением) и случаи косвенного прикосновения (электрический контакт осуществляется с открытыми токопроводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции). Выделяют следующие режимы работы сети: – нормальный режим работы электрической сети; – режим замыкания фазы на корпус электроустановки; – режим однофазного замыкания на землю. Наиболее характерные схемы включения человека в цепь тока : – однофазное прикосновение (при включении человека между одной фазой и землей). – двухфазное прикосновение (человек оказывается под рабочим напряжением U в однофазной сети или под линейным напряжением U л в трёхфазной сети, а ток через тело человека I h ограничивается только его сопротивлением R h и не зависит от схемы сети и режима нейтрали). В связи с этим анализ электрических сетей проводится только для режима однофазного прикосновения.
1. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли Нормальный режим работы Однофазные сети Нормальный режим работы сети – когда электрическая сеть находится в исправном состоянии, замыкания в сети отсутствуют, а человек коснулся одного из проводов сети
1. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли Нормальный режим работы Однофазные сети Т.е. чем выше значения сопротивления изоляции, тем меньшие значения будут иметь напряжение прикосновения U пр и ток через тело человека I h. Ток через тело человека I h определяется сопротивлением того провода, которого человек не касается, так как именно это сопротивление оказывает токоограничивающее действие. Следовательно, прикосновение человека к проводу с более высоким сопротивлением изоляции является более опасным.
1. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли Аварийный режим работы Аварийный режим работы сети соответствует такому режиму, когда один из проводов замкнут на землю ( ОЗЗ ) через сопротивление замыкания, а человек коснулся другого исправного провода сети.
1. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли Аварийный режим работы Человек, прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, близким к рабочему напряжению сети, а токоограничивающее действие току будет оказывать только сопротивление тела человека. Т.е. в аварийном режиме работы изоляция практически не влияет на ток через тело человека, поэтому опасность поражения человека в аварийном режиме работы сети значительно выше, чем в нормальном режиме
2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Нормальный режим работы Нормальный режим работы сети – когда электрическая сеть находится в исправном состоянии, замыкания в сети отсутствуют, а человек прикоснулся к незаземлённому проводу сети.
2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Нормальный режим работы 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 сети оказывается опасным, даже при высоком сопротивлении изоляции проводов.
2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Нормальный режим работы под нагрузкой
2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Нормальный режим работы под нагрузкой Человек при прикосновении к заземлённому проводу оказывается под напряжением прикосновения, равным потере напряжения в заземлённом проводе на участке от места его заземления (точка а ) до места прикосновения (точка 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 допустимого отклонения напряжения, то наибольшее значение напряжения прикосновения (точка в ) не превысит 5% номинального напряжения сети.
Аварийный режим работы под нагрузкой 2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Аварийный режим работы сети (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 напряжения сети. При одинаковых сечениях проводов напряжение в точке КЗ (точка г ) будет близким к половине номинального напряжения сети.
Аварийный режим работы под нагрузкой 2. Анализ опасности поражения электрическим током в однофазной двухпроводной сети с заземлённым проводом Напряжение прикосновения зависит от величины тока КЗ и может достигать значения равного половине напряжения сети. Т.е. в сети с заземлённым проводом сопротивление изоляции практически не влияет на ток через тело человека, прикосновение к незаземлённому проводу сети оказывается более опасным, чем к заземлённому проводнику. При прикосновении человека к заземлённому проводнику, ток через тело человека зависит от режима работы сети. В аварийном режиме работы прикосновение к заземлённому проводнику более опасно, чем в нормальном режиме.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети Трехфазные сети При проведении анализа принимаются следующие допущения: 1) Внутренние сопротивления источника питания и продольные сопротивления 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. 3) Замыкание фазы на землю происходит через переходное сопротивление r зм (при коротком металлическом замыкании принимается равным нулю). 4) Тело человека обладает только активным сопротивлением, а сопротивление основания, на котором стоит человек, включая сопротивление обуви равны нулю.
Нормальный режим работы Нормальный режим работы сети – когда электрическая сеть находится в исправном состоянии, замыкания в сети отсутствуют, а человек коснулся одной из фаз сети 3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети Трехфазные сети
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 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.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Нормальный режим работы
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Нормальный режим работы Человек оказывается под фазным напряжением сети U ф. При условии, что полные проводимости проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, величина тока через тело человека оказывается не зависящей от сопротивлений изоляции и ёмкости проводов относительно земли и ограничивается только сопротивлением тела человека R h.
Аварийный режим работы В месте замыкания фазного проводника L 3 на землю, проводимости нулевого и фазных проводников относительно земли могут быть приняты равными нулю. Тогда: При аварийном режиме работы сети при прикосновении человека к одной из фаз сети, например к фазному проводнику L 1, происходит замыкание одной из других фаз сети, например фазного проводника L 3, на землю через малое сопротивление r зм.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Аварийный режим работы Человек оказывается под напряжением, величина которого зависит от сопротивления в месте замыкания. Т.к. r зм и r 0 > 0, напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу всегда меньше линейного, но больше фазного напряжения сети ( U ф < U пр < U л ). Наиболее опасным случаем является режим металлического замыкания фазы сети, в этом режиме человек оказывается под линейным напряжением сети, а ток через тело человека ограничивается только его сопротивлением R h.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Режим косвенного прикосновения
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Режим косвенного прикосновения
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.1. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью Режим косвенного прикосновения В связи с этим в электрических сетях с глухим заземлением нейтрали напряжением до 1000 В защитное заземление корпусов электроустановок является неэффективной мерой защиты и поэтому запрещается его применение в качестве единственной меры защиты от замыкания на корпус электроустановки, но допускается использовать его в качестве дополнительной меры защиты.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью Нормальный режим работы
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью При нормальной работе сети с изолированной нейтралью, ток через тело человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов, зависит от величин активного и емкостного сопротивлений проводов относительно земли. С увеличением активного сопротивления и уменьшением ёмкости сети величина тока уменьшается. Нормальный режим работы (сети до 1000 В)
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью Таким образом, в сетях малой протяжённости напряжения до 1000 В ток через тело человека зависит только от активного сопротивления изоляции. Поддержание высокого активного сопротивления изоляции приводит к уменьшению величины тока через тело человека в период прикосновения. Нормальный режим работы (сети до 1000 В) малой протяженности
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью Ток через тело человека зависит только от емкостного сопротивления изоляции и даже при идеальной изоляции ( r = ∞ ) прикосновение к токоведущим частям смертельно опасно. Поддержание малой величины ёмкости сети уменьшает величину тока через тело человека в период прикосновения. Нормальный режим работы (кабельные сети U выше 1000 В) значительной протяженности
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью Аварийный режим работы
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью При прикосновении к одной из фаз трехфазной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме работы сети, человек оказывается под напряжением, величина которого зависит от сопротивления в месте замыкания. Т.к. r зм << R h, то напряжение, под которым оказывается человек, близко к линейному напряжению сети, а ток через тело человека ограничивается только его сопротивлением R h.
3. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети 3.2. Анализ опасности поражения электрическим током в трёхфазной сети с изолированной нейтралью Режим косвенного прикосновения Ток через тело человека зависит от величин активного и емкостного сопротивлений проводов относительно земли, а также от величины сопротивления заземления r з, с уменьшением которого уменьшается и величина тока I h.
