Лекция №3 (продолжение темы №2).

Токи замыкания в цепи.

1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям.

		При прикосновении к двум точкам с U образуется замкнутая электрическая цепь и через тело человека проходит ток. Его величина зависит от параметров сети и .
Рис.3.
	для и		ток смертельно опасен

2. Однофазное прикосновение к токоведущим частям.

а) сеть с заземленной нейтралью:

при сопротивлении поля ток в этом случае смертельно опасен.

б) сеть с изолированной нейтралью:

Цепь тока замыкается через тело человека, землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз.

R и C распределенные в сети параметры, обусловленные активной проводимостью изоляции и емкостью фаз относительно земли. На схемах условно эти параметры заменяют сосредоточенными.

Рис.7. Схемы замещения.

Определим ток через тело человека.

В симметричном режиме сети

	В случае прико-сновения человека, напр., к первой фазе симметрия нарушается	Послед. соед. R,L,C компл. сопр. Паралл. соед. R,L,C компл. провод.
Рис.8.
Человек оказывается под напряжением . Найдем , т.е. потенциал нейтрали относительно земли. Согласно известному методу двух узлов напряжение между ними(в нашем случае между землей и нейтральной точкой) равно:

С учетом того, что и , ,

(где фазный оператор) можно записать (после преобразований)

Ток через тело человека.

Или (выражая через сопротивления и )

где Z – комплексное сопротивления изоляции провода относительно земли

В действительной форме этот ток равен

Частные случаи.

а) ; (короткие линии) тогда , .

Ток через человека в действительной форме равен

б) и (что может иметь место в кабельных сетях)

тогда, ,

Ток через человека в действительной форме равен

В ПУЭ нормируется на 1 фазу на одном участке:

- силовая электропроводка ;

- цепи управления, вторичная коммутация .

Для случаев а) и б) изменение тока через тело человека в зависимости, соответственно, от и С показано на рисунках:

а) б)

Рис.9. Зависимость от и C.

Для определения критического сопротивления изоляции (из расчета длительно – допустимого тока – для 3с ) используют выражение (10)

Контроль изоляции.

Для контроля применяют:

1. Измерение в отключенной установке один раз в год, а также вне очереди при обнаружения дефектов и после ремонта.

1. Испытание повышенным напряжением в отключенной установке, т.е. испытывают эл. прочность изоляции (способность выдерживать рабочее напряжение) и выявляют дефекты.

в течении 1 минуты

1. Непрерывный контроль и измерение без отключения рабочего напряжения.

а) Метод 3-х вольтметров.

Рис.10.

В сеть между каждой фазой и землей включают вольтметры с большим омическим сопротивлением. Способ наиболее простой, но имеет недостатки:

• схема не реагирует на симметричное снижение всех фаз;

• на показания вольтметров оказывают влияние емкостные составляющие сопротивлений изоляции.

б) Метод наложения оперативного тока на рабочий.

Рис.11.

Ток утечки зависит от состояния изоляции

Преимущества: схема реагирует на симметричное и несимметричное снижение ; имеется сигнализация о предельно – допустимом снижении ; входное сопротивление схемы высокое, что обеспечивает надежность.

Компенсация емкостных токов.

Протяженные сети, кабельные линии обладают большой емкостью фаз относительно земли ( ) и большим сопротивлением изоляции фаз .

Изменение тока при увеличении С показано на рисунке 9-б. При больших емкостях фаз ток опасен даже при .

Для компенсации емкостной составляющей тока через человека в нейтраль или на каждую фазу включают индуктивное сопротивление – дроссель.

Рис.12. Схема компенсации емкостных токов.
	Ток проходящий через человека, равен геометрической сумме токов: Для компенсации емкостной составляющей необходимо: Из векторных диаграмм следует, что индуктивная составляющая отстает от емкостной на , т.е. находится в противофазе.
Рис.13. Векторная диаграмма токов через человека.

При полной компенсации ток равен

где - проводимость дросселя ( = + )

Ток зависит только от активных сопротивлений и .

	Требуемая для полной компенсации индуктивность дросселя находится из условия .
Рис.14. Зависимость Ih(c)

Защитное заземление.

Однофазные замыкания на корпус создают опасные потенциалы на нем и возле него из-за растекания тока с основания на землю. Существуют три способа защиты от поражения:

- автоматическое отключение за время менее допустимого; этот способ называется защитным отключением;

- снижение потенциала на корпусах до допустимой величины путем защитного заземления;

- зануление – обеспечивает автоматическое отключение и снижение потенциала на корпусах до допустимой величины.

В сетях с изолированной нейтралью токи замыкания (в случае попадания напряжения на корпус) недостаточны по величине для срабатывания автоматического отключения. Поэтому в таких сетях используют защитное заземление.

Нормирование заземлений по ГОСТ 12.1.030-81. Заземление применяется при в сетях с изолированной нейтралью, при - в сетях с любым режимом нейтрали.

Заземление обязательно при во всех случаях; при в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью; независимо от U во взрывоопасных помещениях.

С целью обеспечения надежного контакта с землей корпуса, оболочки машин, аппаратов соединяют с заземлителем, находящимся в земле.

В этом случае при попадании фазы на корпус он окажется под напряжением

Рис.15.Схема заземления: а) принципиальная, б) замещения.

Ток через тело человека при прикосновении к корпусу будет равен.

Чем меньше , тем меньше ток .

Потенциал и сопротивление заземлителей.

Рассмотрим методику определения распределения потенциала в зоне растекания тока с заземленного корпуса и сопротивления заземлителя на примере полусферического заземлителя (считаем грунт однородным, а значит растекание тока замыкания равномерным по радиальным направлениям).

	В грунте под воздействием растекающегося тока создается электрическое поле с напряженностью Е. Плотность тока (дельта) убывает по мере роста диаметра полусферы
Рис.16.

Напряженность электрического поля определяется по выражению:

; ; ;

Потенциал земли равен

т.е. он убывает по гиперболическому закону с увеличением расстояния x.

Из анализа зависимости следует:

- при . (зоной нулевого потенциала называется участок земли, где малозаметен - );

- при ,

Напряжение зз. называется падение напряжения на сопротивлении земли между зз. и зоной нулевого потенциала. Сопротивлением заземления называется сопротивление земли возле зз:

Сопротивление зз. зависит от грунта, формы зз. и его размеров.

Приближенные значения		Электрическое со-противление грунта характеризуется его объемным удельным сопротивлением , т.е. сопротивлением куба грунта с ребром длиной 1м или 1см. единица - 1Омм
Вода, грунт	, Ом м
Морская вода	0,2 - 1
Речная вода	10 - 100
Глина	8 - 70
Суглинок	40 - 150
Песок	400 - 700
Каменистый	500 - 800

При расчете зз. измеряют на месте их сооружения.