Лекция 13: Анализ условий безопасности в заземленных электрических сетях.

Вопросы:

1. Анализ условий безопасности в одно- и трехфазных заземленных электрических сетях.

2. Анализ условий безопасности в зоне замыкания тока на землю.

 

== Вопрос 1 ==

Анализ условий безопасности в одно- и трехфазных заземленных электрических сетях.

 

R₀ — рабочее заземление электрической сети (не большее 40 Ом).

;

Пусть человек касается 2-го провода (не как на рис.) Тогда он не попадет под напряжение прикосновения, т.к. второй провод — нулевой рабочий проводник (в случае отсутствия нагрузки в сети).

Пусть человек касается 1-го фазного провода. Тогда, согласно нашему алгоритму, определяем вид сети, вид включения, замыкаем цепь тока (через пострадавшего потечет ток).

Пример: пусть напряжение U = 36 В, тогда

Поэтому для обеспечения безопасности обслуживающего персонала необходимо использовать средства защиты и тогда эта формула принимает вид:

;

 

Пусть в сеть включена нагрузка:

Вариант 1.

Если человек касается нулевого провода:

- напряжение падения на человеке – напряжение прикосновения;

;

Падения напряжения в сети должны быть не более 5% на каждый провод. Допустим, что напряжения на проводах 1 и 2 равны (U_с = 220 В, U_d = 220 В – 0,05U_с, U_a = 0). Если человек коснется второго провода в точке С, то он попадет под напряжение, равное 5% от U_c.

Пример: пусть напряжение U = 220 В, тогда: U_a = 0 В;

U_с = 11 В;

U_d = 210 В;

U_е = 220 В.

Вариант 2.

Рассмотрим аварийный режим, т.е. R_н ® 0 (короткое замыкание). В этом случае U_ed = U_ac = 110 В.

Рассмотрим трехфазную 4-проводную электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью.

Человек касается фазового провода С.

U_ф < U_пр < U_лин;

;

 

В общем случае:

;

 

 

== Вопрос 2 ==

Анализ условий безопасности в зоне замыкания тока на землю.

 

Электрическим замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей ЭУ с землей или с металлическими нетоковедущими частями не изолированными от земли.

Во всех случаях, кроме двухфазного прикосновения (см. варианты включения человека в электрическую сеть), в цепи тока через человека участвует земля. Одна из точек касания или обе находятся на поверхности земли. При этом ток, проходящий через человека зависит от тока замыкания на землю. Т.к. размеры электродов, их форма могут быть различными, а также состав и электрические свойства грунта неоднородны, то и закон распределения потенциала в земле имеет сложную зависимость.

С целью упрощения картины растекания тока замыкания в земле сделаем два допущения:

¨ заземлитель имеет полушаровую форму;

¨ грунт однородный, удельная проводимость (r) и сопротивление грунта в любой точке постоянны.

=

=

 

;

Т.е.

— потенциал заземления.

Примеры удельных сопротивлений:

— r _земли = r _глины = 40 Ом/м (при влажности 20%);

— r _{грунт.вод} = 20-70 Ом/м;

— r _меди­ = 1,72´10^-8 Ом/м (a = 0,0039⁰ С^-1 — температурный коэффициент);

— r _{алюминия} = 2,6´10^-8 Ом/м (a = 0,0004⁰ С^-1);

— r _железа = 5´10^-8 Ом/м.

 

На расстоянии более 20 м человек находится в зоне неизменного потенциала.

Анализ условий безопасности в зоне растекания тока в земле:

 

1. Находится вблизи ЭУ А₁ и не касается ее;

2. Находится вблизи А_1­ и еще ближе к месту электрического замыкания на землю;

3. Находится вблизи электрического замыкания на землю и касается ЭУ А₂;

4. Находится вблизи ЭУ А₃ и касается ее;

5. Находится вблизи ЭУ А₃ и не касается ее;

 

Замыканием на корпус называется случайное электрическое соединение токоведущих частей ЭУ с нетоковедущими частями (с корпусом) в результате повреждения или старения изоляции.

Напряжение шага — напряжение между двумя точками, обусловленными растеканием тока замыкания в земле при одновременном касании их ногами человека.

Напряжение прикосновения — напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю при одновременном касании их человеком.