Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Опасность поражения в трехфазных трехпроводных сетях



 

Трехфазные трехпроводные сети широко применяются в сетях переменного тока напряжением 1000 < U < 1000 В с силовыми нагрузками. Источники или приемники трехфазного тока, обмотки которые соединены звездой, имеют нейтральные или нулевые точки (рис. 7.16)

 

Рис. 7.16. Нейтральная и нулевая точки и проводники обмоток ЭУ:

1 – нейтральная точка - изолирования нейтраль; 2 – нейтральный проводник; 3 – нулевая точка; 4 – нулевой проводник; 5 – глухозаземленная нейтраль сопротивлением r0

 

По условиям техники безопасности согласно «Правилам устройства электроустановок» при эксплуатации электросетей существует два режима нейтрали: изолированный и глухозаземленный.

Нейтральная точка 1, изолированная от земли, называется изолированной нейтралью. Нулевая точка 3, присоединенная непосредственно к заземлителю через малое сопротивление r0, называется глухозаземленной нейтралью (рис. 7.16).

При соединении обмоток электроустановок треугольником нейтральная точка и нейтраль отсутствуют.

Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы.

На рис. 7.17 показано однофазное соединение человека с проводником 1, а также условно нанесены активные сопротивления изоляции фазных проводников и их емкости. Применяя символический метод расчета с использованием законов Кирхгофа, можно получить формулу для определения величины тока, протекающего через человека в рассматриваемой схеме. Не производя вывода этой формулы, запишем результат в общем виде:

 

 

где Z – комплекс полного сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли.

В действительной форме полное сопротивление определяется зависимостью:

Z = Ö rИЗ2 + Хс2,

где Хс = 1/ wc – емкостное сопротивление проводников в действительной форме, Ом; rИЗ – активное сопротивление изоляции; w = 2pf – угловая частота переменного тока, Гц.

 
 


Рис. 7.17. Схема однофазного соединения человека с проводником трехфазной сети:

Ih, Rh - ток и сопротивление человека, А, Ом; r1, r2, r3 - активное сопротивление изоляции проводников относительно земли, Ом; с1, с2, с3 - емкости проводников относительно земли, Ф; UФ - фазное напряжение, В; UЛ = UФ - линейное напряжение, В; UПР - напряжение прикосновения В; L - длина проводников, определяющая их емкость

 

Оценим опасность однофазного соединения человека с проводником по схеме, представленной на рис. 7.17 для следующих двух случаев.

1. Короткие электрические сети протяженностью L 400 м.

При этом: с1 = с2 = с3 = 0, тогда Хс = ¥; r1 = r2 = r3=rиз , тогда Z = rиз.

В этом случае ток через человека будет определяться формулой:

 

(7.16)

 

Если принять UФ =220 В, Rh = 1000 Ом, а величину rиз = 0, 5 МОм, то величина тока Ih и степень опасности определятся:

 

= 1, 5 м А- пороговый ощутимый ток.

2. Протяженные воздушные или кабельные электрические сети длиной
L > > 400 м.

При этом с1 = с2 = с3= с, тогда Хс = 1/ wc; r1 = r2 = r3= rиз, тогда Z = Хс.

Ток через человека в этом случае будет определяться формулой:

 

(7.17)

 

В протяженных сетях опасность поражения человека электрическим током всегда выше, так как емкостное сопротивление XC всегда меньше активного сопротивления изоляции rиз в коротких сетях.

Наличие цифры 3 в знаменателях формул (7.16) и (7.17) объясняется комплексным соотношением между фазными напряжениями в трехфазном переменном токе. Векторная диаграмма напряжения представлена на рис. 7.18.

 

Рис. 7.18. Векторная диаграмма напряжений:

U1, U2, U3 - напряжения фаз; а - оператор сдвига фаз

 

Оператор сдвига фаз при смещении вектора U2 на 1200 определяется в комплексном виде арифметической зависимостью:

 

а при смещении вектора U3 на 2400 определяется зависимостью:

 

 

При выводе формул (7.16) и (7.17), выполняя действия (1 – а2 + 1 – а), будем иметь:

 

 

Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме работы.

 

 

Рис. 7.19. Схема соединения человека с проводником в аварийном режиме:

Rзм - сопротивление замкнутого на землю фазного проводника, Ом;
UЛ - линейное напряжение

 

На рис. 7.19 рассмотрено однофазное соединение человека с проводником в аварийном режиме при замыкании другого фазного проводника на землю. Наметив путь тока, как показано на рис. 7.19, определим ток через человека:

 

(7.18)

 

Пример: UЛ = 380 В, Rh = 1000 Ом, rиз ≈ 0.

Определим величину тока Ih и оценим степень опасности при этом.

= 380 мА. – значительно превышает величину смертельного тока 100 мА.

В этом случае для повышения безопасности людей от поражения током исключительно большое значение имеют сопротивления изолирующих полов и обуви. При этом знаменатель формулы (7.18) существенно увеличится.

Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме работы.

- Рис. 7.20. Схема однофазного соединения человека
в сети с глухозаземленной нейтралью:
r0 - сопротивление глухозаземленной нейтрали, Ом

 

На рис. 7.20 показано однофазное соединение человека в сети с глухозаземленной нейтралью, при этом r0 согласно ПУЭ принимается не более: r0 = 2 Ом при U = 660/380, В; r0 = 4 Ом при U =380/220, В; r0 = 8 Ом при U = 220/127, В.

Ток через человека определяется следующей формулой:

(7.19)

 

Здесь напряжение фазное UФ и напряжение прикосновения Uпр практически имеют одинаковые значения, так как сопротивление rо незначительно. Опасность поражения человека в этой схеме высокая. Действительно, если принять UФ = 220 В, Rh = 1000 Ом, rо = 4 Ом, то величина Ih определится

 

» 220 мА > 100 мА.

 

Введение дополнительных сопротивлений изоляции пола, резиновой обуви или коврика значительно понижают опасность поражения человека током.

Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме работы.

Рис. 7.21. Схемы соединения человека с электрическими проводниками в трехфазной сети:

а - однофазное соединение в аварийном режиме в сети с глухозаземленной нейтралью;
б - двухфазное соединение человека в электрической сети; путь тока через человека

 

На рис. 7.21, а представлен случай однофазного соединения человека с проводником в сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме, т.е. при замыкании фазы 3 на землю через относительно малое активное сопротивление rзм.Для этого случая ток через человека определяется следующим образом.

Известно, что

 

Здесь напряжение прикосновения Uпр с учетом растекания тока через сопротивления Rh, rзм, r0 выражается зависимостью

 

 

Подставляя это значение в искомую величину, получим:

 

(7.20)

 

Анализ формулы (7.20) позволяет выделить три характерных случая.

1. Если сопротивление замыкания проводника на землю равно нулю, rЗМ= 0, то величина тока будет равна  h = UФ /Rh. Следовательно,   человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если сопротивление глухозаземленной нейтрали равно нулю, r0 = 0, то величина тока будет равна Ih = Uф  Rh. Человек окажется под действием фазного напряжения сети.

3. В практических условиях rзм > 0, r0 > 0. Поэтому напряжение, под которым оказывается человек, соединенный с фазным проводником в аварийном режиме в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного: UФ < UПР < UЛ.. Это обстоятельство является решающим при выборе режима нейтрали электросетей в производственных помещениях.

На рис. 7.21, б показано двухфазное соединение человека к проводникам электрической сети.

Ток, проходящий через человека, имеет наибольшее значение и определяется формулой:

(7.21)

 

Например: напряжение линейное UФ = 380 В; сопротивление человека Rh = 1000 Ом.

Ток через человека будет равен

 

= 380 мА.

 

Самый опасный случай. При этом ток, проходящий через человека, не зависит от схемы сети, режима нейтрали или других факторов, так как путь тока это рука-сердце-рука (рис. 7.21, б). Применение средств индивидуальной защиты в виде резиновой обуви или ковриков бесполезно.

Оказание посторонней помощи пострадавшему сводится к выполнению следующих операций: обесточить электросеть, если известно место нахождения выключателя; действуя одной рукой при помощи нетоковедущих предметов (одежда, доски и т.д.), отсоединить вначале одну руку пострадавшего, затем вторую руку от электропроводников; при необходимости оказать первую медицинскую помощь – искусственное дыхание и массаж сердца; вызвать медицинский персонал.

 

Выбор режима нейтрали

 

В сетях напряжением U < 1000 В

По технологическим требованиям предпочтение отдается трехфазным четырехпроводным сетям с нулевым проводником, что позволяет обеспечить электрическим током силовые и осветительные нагрузки.

По условиям техники безопасности сети с изолированной нейтралью применяются в производственных помещениях с повышенной опасностью поражения током только в тех случаях, когда поддерживается высокий уровень изоляции проводников (rзм ≥ 0, 5 МОм) при их незначительной емкости.

Трехфазные трехпроводниковые сети с изолированной нейтралью согласно рекомендаций ПУЭ и Правил Регистрации применяются, например, в закрытых подстанциях, передвижных установках, в шахтах и на судах водного транспорта.

В производственных помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных помещениях II и III классов, в которых возникают аварийные ситуации, режим нейтрали выбирается глухозаземленный, например, в цехах электростанций, металлообрабатывающих и литейных производствах.

В сетях напряжением U > 1000 В

По технологическим требованиям режим нейтрали выбирается из условия возникновения опасного перенапряжения и больших токов утечки в аварийном режиме при замыкании фазы на землю. Для осуществления быстрого поиска и отключения поврежденного участка выбирается электрическая сеть с глухозаземленным режимом нейтрали, обеспечивающим надежную работу релейной защиты.

По условиям безопасности в протяженных сетях U > 1000 В защитная роль изоляции проводников утрачивается и опасность поражения человека при замыкании на фазный проводник одинакова как при изолированной, так и при глухозаземленной нейтралях. Несмотря на это, предпочтительнее глухозаземленная нейтраль из-за возможности быстрого отключения поврежденного участка релейной защитой.

 

7.9. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ ПОРАЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

 

 

Способы защиты от электрического тока регламентированы ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты».

Технические средства защиты

 

Применение малых напряжений

 

Применение малых напряжений (12, 24, 36 и 42 В) существенно снижает опасность поражений электрическим током. Источниками малых напряжений могут служить аккумуляторы, выпрямительные установки, преобразователи частоты и трансформаторы. Малые напряжения используются, например, в ручных электрических машинах, в переносных или местных осветительных устройствах.

 

Применение двойной изоляции

 

Двойная изоляция – это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляций. Рабочая изоляция предназначена для изоляции токоведущих частей электроустановки, обеспечивая ее нормальную работу и защиту людей от поражения током. Дополнительная изоляция предусматривается дополнительно к рабочей для защиты от поражения током в случае повреждения рабочей изоляции. Двойную изоляцию широко применяют при создании ручных электрических машин, например, выполняя корпуса машин из токонепроводящих материалов (пластмассы). Применение двойной изоляции на электроустановке означает наличие знака на корпусе в виде двойного квадрата. При эксплуатации таких установок заземление или зануление их корпусов не требуется.

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-15; Просмотров: 598; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.059 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь