Анализ электробезопасности различных электрических сетей

II. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

3. Анализ электробезопасности различных электрических сетей

Исход поражения человека электрическим током, определяемый током, протекающим через тело человека I_h и напряжением прикосновения U_h, существенно зависит от типа сети, питающей потребители электроэнергии и ее параметров, в том числе:

• напряжения и частоты сети;

• режима нейтрали сети;

• схемы включения человека в электрическую цепь;

• сопротивления изоляции фазных проводов сети относительно земли;

• емкости фазных проводов сети относительно земли;

• режима работы сети.

Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

Существуют различные “схемы включения” человека в электрическую цепь тока (типовые “схемы включения” показаны на рис.3.5. на примере сети  IT):

Рис. 3.5. Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

• двухфазное  прикосновение (прямое) – одновременное прикосновение к двум фазным проводникам, действующей электроустановки (поз.1 на рис.3.5.);

• однофазное  прикосновение (прямое) – прикосновение к проводнику одной фазы   действующей электроустановки (поз.2 на рис.3.5.);

• косвенное прикосновение к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции (прикосновение к корпусу потребителя электроэнергии с поврежденной изоляцией) (поз.3 на рис.3.5.).

При анализе электробезопасности различных сетей   обычно рассматривают две первые ситуациии.

При двухфазном прикосновении ток через тело человека и напряжение прикосновения определяются по формулам:

                                                             (3.1.)

                                                                     (3.2.)

где U - действующее значение фазного напряжения сети; G_h - проводимость тела человека.    

Из выражений (3.1.) и (3.2.) следует, что при двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение сети вне зависимости от типа сети, режима нейтрали, режима работы сети, проводимости фазных проводов Y_L1, Y_L2, Y_L3 относительно земли.  Такая схема включения человека в электрическую цепь  представляет большую опасность.

Случаи двухфазного прикосновения происходят сравнительно редко и являются, как правило, результатом работы под напряжением в электроустановках до 1 кВ, что является нарушением правил и инструкций выполнения работ.

При однофазном прикосновении человек попадает под напряжение U_h, значение которого зависит от многих факторов. Эта схема включения человека в электрическую цепь тока является менее опасной, чем двухфазное прикосновение, и на практике она встречается значительно чаще. Например, электротравмы со смертельным исходом при однофазном прикосновении составляют 70- 80% от общего числа, причем, большинство из них происходит в сетях напряжением до 1 кВ.

Далее, при анализе электробезопасности сетей различных типов, будет рассматриваться только однофазное   прикосновение.

Обобщенная схема для анализа электробезопасности трехфазных сетей любого типа напряжением до 1000 В

В общем виде напряжение прикосновения  U_h и ток через тело человека I_h в комплексной форме для случая, когда человек касается одного из фазных проводов трехфазной четырехпроводной сети с нейтралью, заземленной через активное и индуктивное сопротивление (рис. 3.6)  (такую схему можно рассматривать как обобщенную для анализа электрбезопасности любого типа сети напряжением до 1 кВ) можно записать в виде [3]:

Рис. 3.6. Обобщенная схема для анализа трехфазных сетей

                                                       (3.3)

                                                        (3.4)

где Y_L1, Y_L2, Y_L3, Y_PEN, Y₀ - полные проводимости фазных и PEN- проводов относительно земли и заземления нейтрали в комплексной форме:

a - фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз:

Выражениями (3.3, 3.4) будем пользоваться при определении I_h   и U_h для сетей типа IT и TN-C при определенных значениях их параметров.

II. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

3. Анализ электробезопасности различных электрических сетей

Исход поражения человека электрическим током, определяемый током, протекающим через тело человека I_h и напряжением прикосновения U_h, существенно зависит от типа сети, питающей потребители электроэнергии и ее параметров, в том числе:

• напряжения и частоты сети;

• режима нейтрали сети;

• схемы включения человека в электрическую цепь;

• сопротивления изоляции фазных проводов сети относительно земли;

• емкости фазных проводов сети относительно земли;

• режима работы сети.

Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

Существуют различные “схемы включения” человека в электрическую цепь тока (типовые “схемы включения” показаны на рис.3.5. на примере сети  IT):

Рис. 3.5. Типовые схемы включения человека в электрическую цепь

• двухфазное  прикосновение (прямое) – одновременное прикосновение к двум фазным проводникам, действующей электроустановки (поз.1 на рис.3.5.);

• однофазное  прикосновение (прямое) – прикосновение к проводнику одной фазы   действующей электроустановки (поз.2 на рис.3.5.);

• косвенное прикосновение к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции (прикосновение к корпусу потребителя электроэнергии с поврежденной изоляцией) (поз.3 на рис.3.5.).

При анализе электробезопасности различных сетей   обычно рассматривают две первые ситуациии.

При двухфазном прикосновении ток через тело человека и напряжение прикосновения определяются по формулам:

                                                             (3.1.)

                                                                     (3.2.)

где U - действующее значение фазного напряжения сети; G_h - проводимость тела человека.    

Из выражений (3.1.) и (3.2.) следует, что при двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение сети вне зависимости от типа сети, режима нейтрали, режима работы сети, проводимости фазных проводов Y_L1, Y_L2, Y_L3 относительно земли.  Такая схема включения человека в электрическую цепь  представляет большую опасность.

Случаи двухфазного прикосновения происходят сравнительно редко и являются, как правило, результатом работы под напряжением в электроустановках до 1 кВ, что является нарушением правил и инструкций выполнения работ.

При однофазном прикосновении человек попадает под напряжение U_h, значение которого зависит от многих факторов. Эта схема включения человека в электрическую цепь тока является менее опасной, чем двухфазное прикосновение, и на практике она встречается значительно чаще. Например, электротравмы со смертельным исходом при однофазном прикосновении составляют 70- 80% от общего числа, причем, большинство из них происходит в сетях напряжением до 1 кВ.

Далее, при анализе электробезопасности сетей различных типов, будет рассматриваться только однофазное   прикосновение.

Обобщенная схема для анализа электробезопасности трехфазных сетей любого типа напряжением до 1000 В

В общем виде напряжение прикосновения  U_h и ток через тело человека I_h в комплексной форме для случая, когда человек касается одного из фазных проводов трехфазной четырехпроводной сети с нейтралью, заземленной через активное и индуктивное сопротивление (рис. 3.6)  (такую схему можно рассматривать как обобщенную для анализа электрбезопасности любого типа сети напряжением до 1 кВ) можно записать в виде [3]:

Рис. 3.6. Обобщенная схема для анализа трехфазных сетей

                                                       (3.3)

                                                        (3.4)

где Y_L1, Y_L2, Y_L3, Y_PEN, Y₀ - полные проводимости фазных и PEN- проводов относительно земли и заземления нейтрали в комплексной форме:

a - фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз: