Условия опасности прикосновения в трехфазных сетях

Анализ условий опасности трехфазных электрических сетей практически сводится к определению величины тока, протекающего через человека, и к оценке влияния различных факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, изоляции токоведущих частей от земли и т.п.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью и фазным напряжением U_Ф при хорошей изоляции (R_ИЗ = 0,5 МОм) протекающий через человека ток I_Ч имеет малое значение и одноточечное (к какой-то фазе, а потому называемое еще однофазным) прикосновение человека неопасно:

I_Ч = U_Ф / (R_Ч + R_ПО + R_ИЗ / 3), где:

R_Ч – сопротивление тела человека;

R_ПО – сопротивление пола и обуви;

R_ИЗ – сопротивление изоляции фазных проводников.

В таких сетях очень важно обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее состояние для своевременного устранения возникших неисправностей. Однако если в такой сети имеется большая емкость относительно земли (разветвленные кабельные линии, длинные воздушные линии), то и однофазное прикосновение будет опасным, несмотря на хорошую изоляцию проводов.

В сетях с изолированной нейтралью особенно опасно прикосновение к исправной фазе при замыкании на землю любой другой фазы. В этом случае человек включается под полное линейное напряжение.

В сетях с заземленной нейтралью сопротивление заземления нейтрали R₀ очень мало (2-8 Ом) по сравнению с сопротивлением утечек (изоляции) R_ИЗ. Поэтому ток, протекающий через человека, при прикосновении к фазному проводнику определяется фазным напряжением сети U_Ф, сопротивлением пола и обуви R_ПО и сопротивлением заземления нейтрали R₀:

I_Ч = U_Ф / (R_Ч + R_ПО + R₀)

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью.

При аварийном режиме работы, когда одна из фаз сети замкнута на землю через относительно малое сопротивление R_ПК при прикосновении человека к одной из двух других фаз он оказывается под напряжением несколько больше фазного, но меньше линейного. Это одно из преимуществ сетей с заземленной нейтралью, с точки зрения безопасности.

Касательно сетей напряжением выше 1000 В следует отметить, что они имеют большую протяженность, обладают значительной емкостью и высоким значением сопротивления изоляции. Поэтому в этих сетях утечкой тока через активное сопротивление изоляции можно пренебречь и учитывать только утечку тока через емкость фазы относительно земли. Следовательно, прикосновение к этим сетям является опасным независимо от режима нейтрали.

В соответствии с ПУЭ сети напряжением 6–35 кВ выполняются с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через реактивную катушку в целях уменьшения тока замыкания на землю.

Сети напряжением 110 кВ и выше выполняют с заземлением нейтрали.

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производится исходя из технологических требований и из условий безопасности.

По технологическим требованиям при напряжении до 1000 В предпочтение отдается четырех- или пятипроводной сети, поскольку такая сеть позволяет использовать два рабочих напряжения: линейное и фазное.

По условиям безопасности выбор одной из двух систем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей.

Сети с изолированной нейтралью целесообразно применять при условии хорошего уровня поддержания изоляции и малой емкости сети (сети электротехнических лабораторий, небольших предприятий и т.д.).

Сети с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды, больших емкостных токов и т.д.). Примером таких сетей являются крупные современные предприятия, сети ЖКХ.