Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью

Ток замыкания на землю и ток, протекающий через тело человека, зависит от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли.

Изоляция токоведущих частей (проводов, обмоток, шин и т.п.) выполняется из реальных диэлектриков, удельное электрическое сопротивление которых имеет конечное значение. Поэтому на каждом участке длины провода изоляция имеет конечное активное сопротивление. Каждый участок провода имеет емкость относительно земли. Активные сопротивления изоляции и емкость распределены по всей длине провода. Для расчета тока, протекающего через тело человека, или тока замыкания на землю эти распределенные сопротивления и емкости можно условно считать сосредоточенными.

Рассмотрим сеть напряжением 380 В (рис.2).

 

Прикосновение человека к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, в трехпроводной сети

 

2.2.1. При равенстве сопротивлений изоляции  и отсутствии емкостей , что может иметь место в коротких воздушных сетях, ток, протекающий через тело человека

(4)

2.2.2. При равенстве емкостей  и весьма больших сопротивлениях изоляции , что может иметь место в кабельных сетях, ток, протекающий через тело человека

(5)

где  - емкостное сопротивление провода относительно земли

(6)

где  - угловая частота тока;

- емкость провода относительно земли, Ф.

Угловая частота тока

(7)

где  - циклическая частота тока, Гц.

Анализ полученных выражений показывает, что в сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

 

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕР

 

Зануление

Зануление должно быть выполнено в электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью /1/.

Аппаратом защиты, называется аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах. В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители.

Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (КЗ) между фазным и нулевым защитным проводниками с целью вызвать большой ток. способный обеспечить срабатывание аппарата защиты (рис.3).

 

Принципиальная схема зануления

 

 

Зануление осуществляет два защитных действия - быстрое автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику /1/.

При замыкании фазы на зануленный корпус электроустановка автоматически отключится, если значение тока короткого замыкания (т.е. между фазным и нулевым защитным проводниками) удовлетворяет условию

(8)

где  - коэффициент кратности номинального тока  аппарата защиты.

Защитное заземление

В электроустановках напряжением до 1000 В заземление должно быть выполнено в сетях с изолированной нейтралью (рис.4).

 

Принципиальная схема защитного заземления

 

Принцип действия защитного заземления - в данном случае снижение до безопасного значения напряжения прикосновения, обусловленного замыканием на корпус. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциала основания на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования. Ток, протекающий через тело человека, при  снижается до величины

(9)

где  - сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Анализ этой формулы показывает, что ток, протекающий через тело человека, тем меньше, чем меньше .

Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом. При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВ А и менее заземляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом /1/.