Анализ опасности электрических сетей. Растекание тока при замыкании на землю. Напряжения прикосновения и шага

Анализ опасности электрических сетей.

Анализ опасности электрических сетей ставит целью определение величин тока, протекающего через тело человека, при различных случаях попадания человека под напряжение.

Однофазные сети и сети постоянного тока могут выть изолированными от земли, иметь заземленный полюс или среднюю точку. Рассмотрим различные случаи прикосновения человека к проводам однофазных сетей(рис.          ).

При однополюсном прикосновении к одному проводу изолированной сети человек оказывается подключенным через сопротивление утечки другого провода(рис.        ). Так как однофазные сети переменного тока обычно имеют небольшую протяженность, емкостью проводов относительно земли можно пренебречь, а для сетей постоянного тока емкость не учитывается вообще.

Рис.     Схемы прикосновения человека к однофазным сетям:

а - однополюсного к изолированной сети;

б - однополюсного к сети с заземленным полюсом;

в - однополюсного при замыкании на земли одного полюса;

г - однополюсного к сети с заземленной средней точкой; д - двухполюсного

Для упрощения выводов условимся, что сопротивления утечки (сопротивление изоляции плюс сопротивление пути тока на землю) обоих проводов равны, т.е.

.

Выражение для тока, протекающего через тело человека, имеет вид:

где         U – напряжение сети;

R_ц.ч – сопротивление цепи человека:

Rц.ч. = r_т.ч. + r_од. + r_об. + r_оп., где         r_т.ч. – сопротивление тела человека;

r_од. – сопротивление одежды (0,5 – 1 кОм для влажной ткани и 10 – 15 для сухой);

r_об. – сопротивление обуви (определяется материалом подошвы и влажностью; для влажных помещений – 0,2 – 2кОм, для сухих – 25 – 50)

r_об. – сопротивление опорной поверхности ног – пола или грунта: сопротивление сухих полов достигает 2 кОм, а влажных и пропитанных щелочами или кислотами – 4 – 50  Ом; сопротивление опорной поверхности ног (одной) на грунте зависит от удельного сопротивления грунта и может быть определено по формуле:

При прикосновении к незаземленному проводу сети с заземленным полюсом

(рис.         ) или к исправному проводу при глухом замыкании на землю другого провода (рис.          ) ток через человека определяется выражением:

так как сопротивлением заземления (R_з) и переходным сопротивлением при замыкании на землю (R_к) по сравнению с сопротивлением цепи человека можно пренебречь.

При прикосновении к одному из проводов сети с заземленной средней точкой

(рис.         ) человек попадает под напряжение, равное половине напряжения сети:

В случае двухполюсного прикосновения (рис.        ) человек попадает под напряжение сети:

однако в величину (R_ц.ч.) в этом выражении входят только сопротивление тела человека, и, в редких случаях, сопротивление одежды.

Анализируя эти выражения для токов через человека при различных случаях прикосновения человека к однофазным сетям можно сделать вывод, что наиболее опасно двухполюсное прикосновение при любом режиме сети относительно земли, так как в этом случае ток через человека определяется только сопротивлением его тела. Наименее опасно однополюсное прикосновение к проводу изолированной сети в нормальном режиме работы.

Трехфазные сети по режиму нейтрали трансформатора или генератора могут быть с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Рассмотрим различные случаи  прикосновения человека к проводам трехфазных сетей.

Трехфазные сети с изолированной нейтралью. В общем случае по отношению к земле провода этих сетей обладают сопротивлением утечки и емкостью (рис.       ).

При прикосновении человека к одному из фазных проводов (например, фазе