Исследование опасности поражение током в трёхфазных электрических сетях напряжением до 1000 В

Цель работы: исследовать опасность поражения человека электрическим током в трёхфазных сетях переменного тока  напряжением до 1000В.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Поражение человека электрическим током возможно в случае замыкания электрической цепи через тело человека. Опасность поражения определяется напряжением прикосновения Uhи величиной тока, проходящего через тело человека Ih. А они в свою очередь зависят от схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима работы её нейтрали, уровня изоляции токоведущих частей от земли, а  также от величины ёмкости токоведущих частей относительно земли.

Наиболее характерными являются две схемы включения человека в цепь тока: между двумя фазами  и между фазой и землёй.

Первый случай является более опасным, т.к. человек попадает под линейное напряжение сети, однако второй случай возникает значительно чаще и является для людей основной схемой, вызывающей поражение.

В настоящей работе и анализируется случай однофазного включения в сети с глухо-заземленной или с изолированной нейтралью. При этом необходимо для анализа опасности электрических сетей  в каждом случае определить значение тока, протекающего через тело человека. (мА). Кроме того, необходимо обратить внимание, как и в какой степени влияют различные условия работы и параметры сети на опасность поражения.

Сеть с изолированной нейтралью.

Нормальный режим.

Нетоковедущие части электроустановки, которые нормально не находятся под напряжением, могут оказаться под напряжением случайно, в результате повреждения изоляции. (Рис.1)

При прикосновении человека к заземлённому корпусу в этом случае (Рис.1а) часть тока замыкания на землю проходит через тело человека. Чем больше ток замыкания на землю Iз, тем большая величина тока протекает через тело человека. Ih. В сетях с изолированной нейтралью опасность человека прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от проводов относительно земли. С увеличением сопротивления опасность уменьшается.

С увеличением длины линий величины ёмкостей линий относительно земли (Са, Св, Сс) возрастают. При этом увеличивается емкостная проводимость линий относительно земли, что приводит к возрастанию тока замыкание  на землю.

Аварийный режим

Здесь имеет место замыкание фазы А на электродвигатель и фазы С на на землю через малое активное сопротивление Rзм  при отсутствии заземления электродвигателя (рис. 1б). Если принять, что Rзм=0, то человек окажется под линейным напряжением Uh=Uф*Ö3.Этот случай более опасный чем прикосновение к неисправной фазе трёхфазной сети с заземлённой нейтралью.

Сеть с глухозаземлённой  нейтралью.

Нормальный режим.

Сопротивление заземления нейтрали составляет несколько Ом, что значительно меньше сопротивления фаз относительно земли ( десятки и сотни кОм).Следовательно, касаясь одной из фаз в сети с глухозаземлённой нейтралью человек попадет под фазное напряжение. Схема  заземления тока в том случае, когда в системе с глухозаземлённой нейтралью человек касается корпуса электроустановки, показана на (рис.2). При этом также возможны случаи, когда корпус электроустановки заземлён (рис. 2а) и когда заземление корпуса электроустановки нарушено (рис 3б).

Из (рис. 3а) видно, что при незаземлённом корпусе электроустановки ток замыкания на землю протекает через тело человека. Пренебрегая  значением комплексных проводимостей линий относительно земли и учитывая, что величина Rо>>Rh, можно сказать, что в этом случае ток, проходящий через тело человека равен частному от деления Uф на Rh. И ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося к фазе трёхфазной сети с заземлённой нейтралью в период её нормальной работы, практически не изменяется с изменением изоляции сопротивления и ёмкости проводов относительно земли, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали.

Отсюда следует, что существенно повышает безопасность в этом случае сопротивление обуви, грунта, и другие сопротивления в цепи человека. Надежно заземлённый корпус электроустановки берёт на себя основную часть тока замыкания на  землю, снижая опасность поражения током человека.

Аварийный режим

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза А (рис. 3а) замкнута на земле через относительно малое сопротивление Rзм, путь замыкания тока через тело человека (сопротивление заземлённого корпуса ЗУ) меняется. При этом напряжение, под которое попадает человек, будет больше фазного, но меньше линейного.   

Рис. 1

Пикосновение человека к корпусу электроустановки под напряжением в трёхфазной сети с изолированной нейтралью:

а) при исправном заземлении б) при отсутствии заземления

Рис. 2

Прикосновение человека к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением в сети с глухозаземлённой нейтралью:

А) при исправном заземлении

Б) при отсутствии заземления

Рис. 3

Прикосновение человека к корпусу электроустановки оказавшемуся под напряжением при аварийном режиме работы сети с глухозаземлённой нейтралью.

Вывод: в ходе лабораторной работы исследовали опасность поражения человека электрическим током в трёхфазных сетях переменного тока  напряжением до 1000В.