Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

ТЕМА 2 Защита от поражения электрическим током ЛЕКЦИЯ 7 Опасность прикосновения к токоведущим частям ЭУ в трёхфазных сетях

Учебные цели 1. Знать системы TT и IT заземления ЭУ в трёхфазных сетях. 2. Знать условия и причины поражения людей током в трёхфазных сетях.

Учебные вопросы Введение 1. Сети ЭУ с системами TT и IT. 2. Опасность поражения работников током в сетях с системами IT. 3. Опасность поражения людей током в трехфазных сетях. Заключение

Литература 1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). – М.: Омега – Л, – 268с. 2.Правила безопасности при эксплуатации ЭУ. – М.: ИНФА – М, – 154с. 3.Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве. – М: НЦ ЭНАС, с. 4.Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в ЭУ. – Новосибирск: Сибирский унив., с.

5.Хорольский В.Я, Таранов В.Н, Привалов Е.Е. Электробезопасность в сельском хозяйстве. Ставрополь: СтГАУ «АГРУС», – 131с. 6.Привалов Е.Е, Башкатов А.В., Попов А.Н.. Электробезопасность. – Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», – 81с. 7.Привалов Е. Е. Электробезопасность. Часть1. Защитное заземление. Ставрополь: СтГАУ Изд-во «АГРУС», – 30с. 8.Раздорожный А. А. Охрана труда и производственная безопасность: учебно - методическое пособие. – М: Экз., с.

Введение ЭУ с системой ТТ применяют при недопустимости перерыва в электропитании потребителя (первое замыкание на землю). Защитное заземление выполняют в сочетании с постоянным контролем изоляции (ПКИ) или устройством защитного отключения (УЗО) с отключающим током не более 30мА. В ЭУ до 1кВ систему ТТ используют, когда условия безопасности системой ТN не могут быть обеспечены (требование по времени защитного автоматического отключения ЭУ).

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.

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

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

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

U ПР - напряжение прикосновения; U Ш - шаговое напряжение; R ИП -заземлитель источника питания; R ЭП1 - сопротивление заземления электроприемника 1; R ЭП2 - сопротивление заземления электроприемника 2. В аварийном режиме 1 напряжения U ПР на участках а), б) и напряжения U Ш на участках б) и в) могут до момента срабатывания защиты принимать значения, при которых возможно смертельное поражение человека электрическим током.

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

U ПР - напряжение прикосновения; U Ш - шаговое напряжение; R ИП -заземлитель источника питания; R ЭП1 - сопротивление заземления электроприемника 1; R ЭП2 - сопротивление заземления электроприемника 2. В аварийном режиме 2 напряжения U ПР на участках а), б) и напряжения U Ш на участках б) и в) могут (до момента срабатывания защиты) принимать значения, при которых возможно смертельное поражение током.

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

U ПР - напряжение прикосновения; U Ш - шаговое напряжение; R ИП -заземлитель источника питания; R ЭП1 -сопротивление заземления электроприемника 1; R ЭП2 - сопротивление заземления электроприемника 2; R N - 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.

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

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).

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.

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

Двухфазное прикосновение наиболее опасно. Человек попадает под линейное напряжение и ток I h ( не зависит от системы IT и режима нейтрали сети): (1) где R h -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).

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).

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 (Y Н = Y 0 = 0) ток I h в комплексной форме (рисунок 8): (2)

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

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 r l = r 2 = r 3 = r; С 1 = С 2 = С 3 = С и при Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y, ток, проходящий через тело человека, в комплексной форме: (3) где Z - полное комплексное сопротивление провода относительно земли, Ом.

В действительной форме ток через тело: (4) 2. При равенстве сопротивлений изоляции и отсутствии емкостей (r l = r 2 = r i = r; C 1 = С 2 = С 3 = 0) и, следовательно при Y= 1/r или Z = r (короткие воздушные ЛЭП) ток (5)

3. При больших сопротивлениях изоляции и равенстве емкостей (r 1 = r 2 = r 3 = ; и С 1 = С 2 = С 3 = 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).

Рисунок 9 - Прикосновение человека к проводу сети IT в аварийном режиме: а - схема сети с системой IT, б - векторная диаграмма напряжений (при условии Y 1 = Y 2 = Y 3 = Y) Допустим, что проводимости двух других фаз равными нулю (Y 1 = Y 2 = 0), тогда ток, протекающий через тело человека: (7)

Напряжение прикосновения: (8) На практике, если принять r ЗМ = 0 (r ЗМ

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.