Ток, проходящий через тело человека, равен

Исследование сопротивления заземляющих

Устройств

 

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

 

1.1. Целевая установка. Измерить сопротивление заземления нулевого провода учебного корпуса, определить сопротивление грунта, изучить методику расчета сопротивления заземляющего устройства.

1.2. Материальное обеспечение. Штатное заземление нулевого провода учебного корпуса, измерители сопротивления заземлений МС-08, М-416, Ф4103-М1, зонд и вспомогательный заземлитель.

1.3. Теоретическая часть. В электрическом снабжении береговых предприятий и судов широко применяются трехфазные электрические сети переменного тока. Поражение человека при случайном прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, схемы самой сети, режима нейтрали. качества изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.

Схемы прикосновения человека к сети могут быть различными, однако наиболее характерными являются схемы двухфазного и однофазного прикосновения (см. рис.8.1)

Во всех случаях напряжение прикладывается к цепи человека, куда входят сопротивление тела, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек. Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека, называется напряжением прикосновения U_h.

Ток, проходящий через тело человека, равен

                                                     (8.1)

 

 

 

Рис. 8.1. Схема прикосновения человека к токоведущим частям

трехфазной сети

 

а - двухфазное прикосновение; б, в - однофазное прикосновение;

Z_A, Z_B, Z_C - полное сопротивление проводов относительно земли.

 

где R_h  - сопротивление человека - нелинейная величина, зависящая от многих факторов.

При переменном токе частотой 50 Гц опасной для человека является сила тока более 10 мА.

Наибольшую опасность представляет двухфазное прикосновение, так как в этом случае напряжение прикосновения равно линейному напряжению сети, а ток, проходящий через человека

                                             (8.2)

где U_л - линейное напряжение сети, В;

  U_ф - фазное напряжение сети, В.

Такие случаи прикосновения на практике сравнительно редки, чаще происходит случайное прикосновение человека к одной фазе трехфазной сети. Это может иметь место, например, при прикосновении к нетоковедущим частям электроустановок (корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т.д.), оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции. В этом случае, если человек стоит на земле, цепь тока замыкается через землю, причем величина тока, проходящего через человека, зависит от режима нейтрали сети, сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Нейтраль источника питания трехфазной сети может быть изолированной и глухозаземленной.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкости сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление. Такие сети обычно применяются на судах.

Сеть с глухозаземленной нейтралью характеризуется тем, что точка источника питания соединена с землей через малое сопротивление R_o.

Схемы однофазного прикосновения к токоведущим частям приведены на рис. 8.2.

 

Рис. 8.2. Однофазное включение человека в сеть

 

а - с изолированной нейтралью; б - с глухозаземленной нейтралью.

 

В сетях с изолированной нейтралью цепь тока, протекающего через человека, касающегося фазы, включает сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (рис.8.2, а). На каждом участке длины кабеля изоляция имеет конечное активное сопротивление r и каждый участок кабеля вместе с землей образует емкость С, которые распределены по всей длине провода. При расчете установившегося тока через тело человека эти распределения проводимости и емкости принимают сосредоточенными.

В общем случае сопротивление изоляции и емкость фаз относительно земли несимметричны r_А ¹ r_B ¹ r_C и С_А ¹С_В ¹ С_С. При равенстве сопротивлений изоляции и емкостей фаз относительно земли, т.е. r_A = r_B = r_C = r и С_А = С_В =С_С = С ток, проходящий через тело человека, случайно прикоснувшегося к фазе А при нормальном режиме работы, равен

,                                                   (8.3)

где b<1 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях (обувь, пол и т.д.);

 - полное сопротивление фаз относительно земли. Оно уменьшается с увеличением протяженности сети.

     Для обеспечения безопасности сеть с изолированной нейтралью должна иметь высокое сопротивление. В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) сопротивление изоляции на каждом участке между двумя последовательно установленными предохранителями или за последним предохранителем в сетях напряжением до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм на фазу. Для судовых электрических сетей нормы сопротивления изоляции рассчитываются в соответствии с ГОСТ 5.6016 «Методика расчета норм сопротивления изоляции судовых электрических сетей» в зависимости от количества электротехнических изделий, имеющих между собой электрическую связь во время измерения.

     В процессе эксплуатации под действием влаги, едких паров, пыли и других факторов сопротивление изоляции снижается. Ее состояние должно периодически контролироваться, например, с помощью мегаомметра М-110. Для судовых сетей снижение сопротивления изоляции ниже 0,75 нормы не допускается. Емкостные токи утечки компенсируют включением индуктивности в нейтраль.

     В городских разветвленных сетях с большим числом потребителей сопротивление изоляции вследствие воздействия различных случайных причин мало, а емкость, наоборот, велика. То есть сопротивление фазы относительно земли намного меньше сопротивления человека Z < R_h.