А. Однофазное прикосновение в сетях с заземленной нейтралью
Рис. 12. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с заземленной нейтралью
Ток, проходящий через тело человека:
,
где Rн– сопротивление заземления нейтрали, Rн ≤ 4 Ом;
rп, rоб , rод – сопротивление пола, обуви, одежды.
|
Рис. 13. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью
В сетях с изолированной нейтралью условия электробезопасности определяются сопротивлениями изоляции и емкостью относительно земли.
Ток, проходящий через тело человека:
.
Если емкость проводов относительно земли мала, т.е. Сф–>0, что обычно бывает в воздушных сетях небольшой протяженности, то ток через тело человека определится выражением
,
где Rф – сопротивление изоляции фазы.
Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, т.е. Rф→∞, что обычно бывает в кабельных сетях, то сила тока через тело человека:
где Хс – емкостное сопротивление, Хс = 1/ωС, Ом;
ω – угловая частота, рад/с.
Таким образом, при поддержании параметров сети Rф и Сф на соответствующем нормам уровне можно добиться обеспечения электро-безопасных условий эксплуатации сети. Поэтому при эксплуатации электри-ческих сетей, работающих в режиме изолированной нейтрали, особое значение имеет контроль изоляции. По требованию безопасности Rиз ≥ 0,5 Мом.
Приведенные формулы справедливы для работы установок в нормальном режиме (т.е. при сохранении нормативных значений сопротивления изоляции).
Схема прохождения тока через тело человека в аварийном режиме (при неисправности изоляции фаз) приведена на рис. 14.
Рис. 14. Схема прохождения тока через тело человека при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью при замыкании на землю одной из фаз (аварийный режим)
Ток, проходящий через тело человека в аварийном режиме определяется выражением
.
В аварийных ситуациях (при неисправности изоляции фаз) человек попадает под действие линейного напряжения.
Таким образом, при неисправности изоляции фаз человек попадает под действие линейного напряжения.
Аварийные режимы возникают при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением и по другим причинам. Потенциал токоведущей части падает при этом до потенциала j3, где j3 = J3·r3; здесь J3– ток замыкания; r3 – сопротивление цепи в точке замыкания.
Растекание тока замыкания в грунте определяет характер распределения потенциала на поверхности земли. Для упрощения анализа предположим, что ток стекает в грунт через одиночный заземлитель полусферической формы, что грунт однородный и изотропный и что удельное сопротивление грунта ρ во много раз превышает удельное сопротивление материала заземлителя. Тогда плотность тока в точке на расстоянии х выразится зависимостью
,
где – ток, стекающий с заземлителя в грунт; – площадь поверхности полусферы радиусом х, = .
Падение напряжения в элементарном слое грунта толщиной dx выразится через напряженность поля Е и толщину этого слоя:
DU = Edx.
Напряженность поля определяется законом Ома в дифференциальной форме Е = ρ.
Потенциал точки х равен падению напряжения от точки х до бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом. Поэтому
.
Обозначив , получим .
Таким образом, потенциал на поверхности грунта распределяется по закону гиперболы. Схема растекания тока в грунте представлена на рис.15.
Рис. 15. Распределение потенциала по поверхности земли при стекании тока на землю
Напряжение прикосновения (рис.16) – это напряжение между двумя точками цепи замыкания на землю (корпус) при одновременном прикосновении к ним человека. Численно оно равно разности потенциалов корпуса и точек грунта, в которых находятся ноги человека, :
;
; ; ,
где – удельное сопротивление грунта;
r – радиус условного полусферического заземлителя;
– коэффициент напряжения прикосновения. В пределах зоны растека-ния тока меньше единицы, а за пределами этой зоны равен единице. Напряжение прикосновения увеличивается по мере удаления от заземлителя, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе оборудования.
Ток, протекающий через тело человека при прикосновении,
.
Напряжение шага(рис. 16)– разность потенциалов, обусловленная растеканием тока замыкания на землю, между точками цепи тока, находящихся на расстоянии шага а(а = 0,8 м), которых одновременно касается ногами человек.
Рис.16. Схема возникновения напряжения прикосновения и шагового напряжения
; ; ; ,
где bш – коэффициент шагового напряжения.
Напряжение шага зависит от потенциала замыкания и удельного сопротивления грунта, а также расстояния от заземлителя и ширины шага.
Напряжение шага максимально у заземлителя и уменьшается по мере удаления от заземлителя; вне поля растекания оно равно нулю.
Ток, обусловленный напряжением шага,
.
Следует отметить, что условия поражения человека напряжением прикосновения и напряжением шага различны, так как ток протекает по разным путям: через грудную клетку – от напряжения прикосновения и по нижней петле – от напряжения шага. Значительные напряжения шага вызывают судорогу в ногах, человек падает, после чего цепь тока замыкается вдоль всего тела человека.
Дата добавления: 2015-07-30; просмотров: 2881;