Опасность прикосновения к токоведущим частям ЭУ в трёхфазных сетях

1.

Опасность прикосновения
к токоведущим частям ЭУ в трёхфазных
сетях

2.

1.Сети ЭУ с системами TT и IT
Оценим электробезопасность сетей с ТТ и
IT (системы заземления ЭУ выше 1кВ).
Система IT. Открытые токопроводящие части
ЭУ заземлены. Нейтраль ИП изолирована от
земли или заземлена через большое
сопротивление (рисунок 1).
Система ТТ. Открытые проводящие части
электроприемника 2 заземлены при помощи
заземления 3, электрически независимого от
заземлителя нейтрали.

3.

Рисунок 1 - Система IT переменного тока:
1 - сопротивление заземления нейтрали ИП;
2 - заземлитель; 3 - открытые проводящие
части электроприемника; 4 - заземляющее
устройство.

4.

Рисунок 2 - Система ТТ переменного тока
(нормальный режим): 1 - заземлитель;
2 - открытые проводящие части
электроприемника;
3 - заземляющее устройство.

5.

Рисунок 3 – Четырехпроводная сеть с системой
ТТ и однофазным к. з. на корпус
электроприемника 2 (аварийный режим 1)

6.

UПР - напряжение прикосновения;
UШ - шаговое напряжение;
RИП -заземлитель источника питания;
RЭП1 - сопротивление заземления
электроприемника 1; RЭП2 - сопротивление
заземления электроприемника 2.
В аварийном режиме 1 напряжения UПР на
участках а), б) и напряжения UШ на участках
б) и в) могут до момента срабатывания
защиты принимать значения, при которых
возможно смертельное поражение человека
электрическим током.

7.

Рисунок 4 – Трехпроводная сеть с системой
ТТ и однофазным к. з. на корпус приемника 2
(аварийный режим 2).

8.

UПР - напряжение прикосновения;
UШ - шаговое напряжение;
RИП -заземлитель источника питания;
RЭП1 - сопротивление заземления
электроприемника 1; RЭП2 - сопротивление
заземления электроприемника 2.
В аварийном режиме 2 напряжения UПР на
участках а), б) и напряжения UШ на участках
б) и в) могут (до момента срабатывания
защиты) принимать значения, при которых
возможно смертельное поражение током.

9.

Рисунок 5 – Трехпроводная сеть с системой IТ и
однофазным к. з. на корпус приемника 2
(аварийный режим 1)

10.

UПР - напряжение прикосновения;
UШ - шаговое напряжение;
RИП -заземлитель источника питания;
RЭП1 -сопротивление заземления
электроприемника 1; RЭП2 - сопротивление
заземления электроприемника 2;
RN - сопротивление в заземляющем
проводнике нейтрали источника питания.
В аварийном режиме 1 напряжения
прикосновения на участках а), б) и шаговые
напряжения на участках б) и в) близки к нулю
и опасности для работников нет.

11.

Рисунок 6 – Трехпроводная сеть с системой IТ и
однофазным к. з. на корпус приемника 2
(аварийный режим 2)

12.

В аварийном режиме 2 напряжения
прикосновения на участках а), б) и шаговые
напряжения на участках б) и в) близки к нулю
и опасности для людей нет.
Выводы. 1.Степень опасности поражения
персонала в сетях TT и IT отличается.
2.В сетях с системой IT случайное включение
человека в цепь ЭУ идет с протекание через
него малых токов и оказывается неопасным.
3.В сетях с системой ТТ токи достигают
значений, способных вызвать смертельное
поражение человека (аварийные режимы).

13.

2. Опасность поражения работников током
в сетях с системой IT
Условные схемы включения: между двумя
фазами электрической сети и между одной
фазой и землей (рисунок 7).
Образование электрической связи между
сетью и землей происходит из-за:
1.Несовершенства изоляции проводов
относительно земли.
2.Наличия емкости между проводами и землей.
3.Заземления нейтрали источника тока.

14.

Рисунок 7 – Условные схемы подключения
человека к сети с системой IT: а - двухфазное
прикосновение; однофазные прикосновения к
фазе 1 (б) и корпусу (в) электроприемника.

15.

Двухфазное прикосновение наиболее опасно.
Человек попадает под линейное напряжение
и ток Ih (не зависит от системы IT и
режима нейтрали сети):
(1)
где Rh -сопротивление тела человека, Ом.
Случаи двухфазного прикосновения редки и
являются результатом:
1.Работы под напряжением в действующих
ЭУ напряжением до 1кВ - на щитах, сборках,
воздушных ЛЭП (при замене сгоревшего
предохранителя на вводном щитке в здание).

16.

2.Применения неисправных защитных
средств - диэлектрических перчаток с
проколами резины, монтерского инструмента
с поврежденной изоляцией рукояток.
3.Эксплуатации электрооборудования без
ограждения с неизолированными
токоведущими частями (открытые
рубильники, поврежденные штепсельные
розетки, провод с поврежденной изоляцией).

17.

3. Анализ опасности поражения людей
током в трехфазных сетях
Однофазные условные подключения людей
при нормальном режиме работы сети с
системой IT. Напряжение прикосновения и
ток, протекающий через тело, менее опасны
чем при двухфазных условных включениях.
При касании человека к фазе 1 (YН = Y0 =
0) ток Ih в комплексной форме (рисунок 8):
(2)

18.

Рисунок 8 – Условное прикосновение
человека к проводу сети с системой IT в
нормальном режиме работы

19.

Оценим опасность прикосновения к фазному
проводу сети с системой IT для трех случаев.
1. При равенстве сопротивлений изоляции
и емкостей проводов относительно земли, т.е.
при rl = r2= r3 = r; С1 = С2 = С3 = С и при
Y1 = Y2 = Y3 = Y, ток, проходящий через тело
человека, в комплексной форме:
(3)
где Z - полное комплексное сопротивление
провода относительно земли, Ом.

20.

В действительной форме ток через тело:
(4)
2. При равенстве сопротивлений изоляции и
отсутствии емкостей (r l = r 2 = r i = r; C1 = С2 =
С3 = 0) и, следовательно при Y= 1/r или Z = r
(короткие воздушные ЛЭП) ток
(5)

21.

3. При больших сопротивлениях изоляции и
равенстве емкостей (r1 = r2 = r3 = ∞; и С1 = С2 =
С3 = С) и при Y = j ω C = j/x C и Z = l/Y = - j x C
(кабельные ЛЭП) ток, проходящий через тело
человека, в действительной форме:
(6)
Сеть с системой IT в аварийном режиме.
Случай 1. Условное подключение человека
к фазе 3 сети (рисунок 9).

22.

23.

Рисунок 9 - Прикосновение человека к
проводу сети IT в аварийном режиме:
а - схема сети с системой IT,
б - векторная диаграмма напряжений (при
условии Y1 = Y2 = Y3 = Y)
Допустим, что проводимости двух других
фаз равными нулю (Y1 = Y2 = 0), тогда ток,
протекающий через тело человека:
(7)

24.

Напряжение прикосновения:
(8)
На практике, если принять rЗМ = 0 (rЗМ << Rh)
получим:
(9)

25.

Выводы. Условные схемы включения
человека в сеть различные. Характерны два
случая со схемами включения:
1. Между двумя фазами сети;
2. Между одной фазой и землей.
Во втором случае предполагается связь
между сетью и землей, которая обусловлена:
А. Плохой изоляцией проводов ЛЭП
относительно земли.
Б. Емкостью между проводами и землей.
В. Заземлением нейтрали источника тока,
питающего сеть с системами IT, TT и TN.