Анализ электробезопасности различных электрических сетей

Рис. 3.13. Прикосновение  к неисправному проводу в сети с заземленной  нейтралью типа TN-C при аварийном режиме работы

При аварийном  режиме работы сети  типа TN-C, когда человек касается провода, замкнувшегося на землю (рис. 3.13; человек касается фазного провода L3) ток через тело человека будет определяться, также, как и в сети типа IT, падением напряжения на сопротивлении растеканию тока в месте замыкания на землю RЗМ:                                   

                                           (3.20)

где   IЗМ - ток замыкания на землю;  a1, a2 - коэффициенты напряжения прикосновения.

При  a1= a2=1              

Ток замыкания  на землю в сети TN-C зависит только от сопротивления растеканию тока RЗМ, сопротивления заземления нейтрали  R0 и сопротивления тела человека Rh. Если принять во внимание, что обычно RЗМ<< Rh, то

В этом случае напряжение прикосновения  лишь незначительно отличается от  значения фазного напряжения.

Таким образом, прикосновение к неисправному фазному  проводу (замкнувшемуся на землю) в сети TN-C практически также опасно, как к исправному. Значение тока, протекающего через тело человека, в этом случае почти такое же,   как при прямом однофазном прикосновении в нормальном режиме работы в сети TN-C.

С. Практическое занятие "Анализ электробезопасности сетей типа IT и TN-C" 

Пример  решения задачи по анализу электробезопасности  сетей в аварийном  режиме

Задача

В сети напряжением 380/220 В, 50 Гц с заземленной нейтралью  типа TN-C произошло замыкание на землю  фазного провода, при этом: R_зм =18 Ом ; R₀ =4 Ом ; R_h =1 кОм .

Какой ток протекает  через тело человека при прикосновении  к поврежденной фазе, если человек  находится на расстоянии 40 м от места  замыкания на землю?

Принципиальная  схема, соответствующая условию  задачи, приведена ниже.

Решение:

1. Рассчитаем  ток замыкания на землю по  формуле: 

,      

 

.

При этом учтено, что R_h и R_зм включены параллельно  и R_h  >> R_зм.

2. Определим  напряжение поврежденного фазного  провода относительно земли по  формуле:

,

.

3. Рассчитаем  ток через тело человека по  формуле:

.

Так как человек находится на расстоянии 40 м от места замыкания на землю, a₁= a₂=1 и

,

.

Ответ задачи:    I_h=180 мА -  справедлив в том случае, когда человек стоит вне зоны растекания тока с поврежденного провода. 

Решите аналогичную задачу самостоятельно.

Задача 

Определить ток, протекающий через тело человека I_h при однофазном прикосновении к замкнувшемуся на землю проводу 3-х фазной 3-х проводной сети с изолированной нейтралью типа IT, если человек находится на расстоянии 30 м от места замыкания на землю.

Дано: U_л=380 В, R_h=2 кОм; С_L1 =С_L2 =С_L3 =0;

R_L1 =R_L2 =R_L3 =R=12 кОм; R_зм =16 Ом.

Ответ: 88мА.

Если Ваш ответ  не совпал с приведенным, повторите  раздел 3.А.         

Пример  решения задачи по анализу электробезопасности  сетей в нормальном режиме

Задача

Человек прикоснулся  к фазному проводу сети типа IT при нормальном режиме работы. Определить ток, протекающий через тело человека  I_h для двух случаев:

1)   U =220 В, R_h=1 кОм;  С_L1 =С_L2 =С_L3 =0; R_L1 =R_L2 =R_L3 =R=30 кОм.

2)   U =220 В, R_h=1 кОм;  С_L1 =С_L2 =С_L3 = ; R_L1 =R_L2 =R_L3 =R=30 кОм

Принципиальная  схема, соответствующая условию  задачи, приведена ниже.

Решение:

1. Рассчитаем  ток, протекающий через тело  человека в первом случае,   по формуле:

.

2. Во втором  случае ток, протекающий через  тело человека, определяется по  формуле:

С учетом того, что  при С_L1 =С_L2 =С_L3 =   Z=0 

.

Ответ задачи: 1) 20 мА; 2) 220 мА.  
 

Решите аналогичную задачу самостоятельно.

Задача 

Определить ток, протекающий через тело человека II_h при прямом однофазном прикосновении к проводу сети типа TN-C при нормальном режиме работы. Параметры сети: U =220 В, R_h=2 кОм;  С_L1 =С_L2 =С_L3 =0,3 мкФ; R_L1 =R_L2 =R_L3 =R=50 кОм; R₀=4 Ом.

Ответ: 110 мА.

Если Ваш ответ  не совпал с приведенным, повторите  раздел 3.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Е. Контрольные вопросы 

1. Ответьте на вопрос:

Как разделяются  электроустановки по условиям электробезопасности  в зависимости от напряжения?

Варианты  ответа:

• На электроустановки напряжением до 1000 В и электроустановки выше 1000 В
• На электроустановки высокого и низкого напряжения
• На электроустановки безопасного (до 42 В) и опасного напряжения

 

2. Решите задачу:

Определить ток, протекающий через тело человека I_h при однофазном прикосновении к исправному проводу 3-х фазной 3-х проводной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме, если человек находится на расстоянии 30 м от

места замыкания  на землю.  

Исходные данные: U=220 В, R_h=1 кОм; С_L1 =С_L2 =С_L3 =0; R_L1 =R_L2 =R_L3 =R=100 кОм; R_зм =100 Ом.

Как изменится  ток, если учесть сопротивление обуви  человека R_об = 50 кОм и пола помещения  R_пол = 50 кОм ?       

Варианты  ответа:  180,7 мА, 25,3 мА;    220,1 мА, 0,5 мА;       375,5 мА, 1,6 мА;      345,5 мА,  3,8 мА;      360,8 мА, 10,2мА 

3. Решите задачу:

Каким сопротивлением относительно земли должны обладать фазные провода сети типа IT, чтобы  при прямом однофазном прикосновении  значение тока, проходящего через тело человека, не превышало длительно допустимого значения (10 мА).

Исходные данные:   напряжение сети 380/220 В, R_h=1 кОм; С_L1 =С_L2 =С_L3 =0; R_L1 =R_L2 =R_L3 =R.

Варианты  ответа:    220 кОм;     380 кОм;     63 кОм;       100 кОм;       56 кОм 

4. Решите задачу:

Человек прикоснулся  к PEN-проводу сети типа TN-C напряжением 380/220 В при аварийном режиме работы (фазный провод L3 замкнулся на землю). Определите ток, протекающий через  тело человека, если человек находится на расстоянии 40 м от места замыкания на землю.

Исходные данные:   R_h=1 кОм; С_L1 =С_L2 =С_L3 =0; R_L1 =R_L2 =R_L3 =100 кОм; R_зм=18 Ом; R₀=4 Ом.

Варианты  ответа:  180 мА;    40 мА;       22 мА;      220 мА;     18 мА     

5. В каком случае  прикосновение опаснее:

А)

Б)  

Варианты  ответа: А;        Б;       Одинаково опасны     

6. В каком случае  прикосновение опаснее: