Краткие теоретические сведения. На предприятиях железнодорожного транспорта широкое распространение получили трехфазные сети напряжением до 1000 В

На предприятиях железнодорожного транспорта широкое распространение получили трехфазные сети напряжением до 1000 В. Анализ безопасности в этих сетях сводится к оценке влияния различных параметров сети на опасность поражения человека электрическим током [2].

Рассмотрим случай однополюсного прикосновения к сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, когда емкость проводов в сети относительно земли мала и ею можно пренебречь.

Считается, что фазные напряжения рассматриваемой трехфазной сети равны: и сопротивления изоляции проводов относительно земли одинаковы .

При пробое фазы 1 (рис. 9.1) на корпус электроустановки прикосновение к ней человека приводит к уменьшению сопротивления изоляции этой фазы относительно земли:

, (9.1)

и симметричная нагрузка нарушается: .

Для этого состояния сети справедливы равенства

; ;

; , (9.2)

где , , – напряжения фазных проводов относительно земли до прикосновения человека к корпусу электроустановки; , , – напря­жения фазных проводов относительно земли после прикосновения человека к электроустановке; – напряжение нейтрали источника тока относительно земли.

Рис. 9.1. Однополюсное прикосновение к сети трехфазного тока с изолированной нейтралью: а – трехфазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме;
б – схема заземления; в – векторная диаграмма

Из полученного равенства (рис. 9.1) и векторной диаграммы (рис. 9.1, б) видно, что нулевая точка источника тока относительно земли приобрела потенциал . Напряжение первой фазы относительно земли уменьшилось, а второй и третьей увеличилось. В этом случае ток, проходящий через человека, определяется из равенства

. (9.3)

Для определения зависимости от сопротивления изоляции воспользуемся первым законом Кирхгофа:

, (9.4)

где , , – токи утечки через сопротивление изоляции фаз 1; 2; 3; – ток, протекающий через человека.

Принимая во внимание, что ,

; ;

(9.5)

; ,

получим

;

. (9.6)

Так как , , равны по величине и сдвинуты по фазе на 120°, то , а равенство (9.3) примет вид

. (9.7)

Решив равенство (9.7) относительно и подставив его значение в (9.3), получим

. (9.8)

При ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле

. (9.9)

Следует помнить, что изоляция проводов сети в процессе эксплуатации может понизиться и оказаться в аварийном состоянии. Опасность поражения током в этом случае резко возрастает. Из равенства (9.9) следует, что при = 0 (или = 0) человек попадает под линейное напряжение

. (9.10)

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) [2] в электроустановках напряжением до 1000 В между предохранителями или изоляцией любой фазы с землей, а также между двумя фазами сопротивление должно быть не менее 0,5 МОм или 1000 Ом/В.