 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Аварийный режим
Выделяют следующие виды аварийного режима работы электроустановок:
а) нарушение изоляции фаз относительно земли (например, при падении неизолированного провода электросети на землю);
б) появление напряжения на корпусе электроустановок, электроприборов из-за нарушения изоляции проводов внутри корпуса.
А. Нарушение изоляции фаз относительно земли. Рассмотрим ситуацию, возникающую при нарушении изоляции фаз относительно земли.
Четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью. При аварийном режиме, когда одна из фаз, например, фаза 3 (рисунок 1.5) замкнута на землю через сопротивление r зам (обычно это составляет десятки Ом), а остальные фазы имеют исправную изоляцию, напряжение прикосновения определяется выражением
(1.6)
А ток Ih, проходящий через человека:
(1.7)
Рисунок 4.4
|
Согласно ПУЭ r0 обычно не превышает 4 Ом и rзам >> r0, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшись в аварийном режиме к фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью, значительно меньше линейного, но несколько больше фазного:
U л >> Uh > U ф.
Таким образом, прикосновения человека к исправной фазе сети с заземленной нейтралью в период аварийного режима более опасно, чем при нормальном режиме.
Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью. При аварийном режиме замыкания фазы на землю (пусть это будет, например, также фаза 3) через малое r зам. (проводимости g1, g2, g3 в формуле 1.3) значение тока, проходящего через человека при его прикосновении к исправной фазе:
(1.8)
а напряжение прикосновения Uh определится как
, (1.9)
Если принять r зам. = 0, то, согласно уравнению (1.9) человек окажется под линейным напряжением. В реальных условиях r зам. cоставляет несколько десятков Ом, т.е. значительно меньше Rсh, поэтому человек оказывается под напряжением, близким к линейному.
Этот случай является наиболее опасным, сравните выражения (1.2), (1.7), (1.8), имея в виду, что
.
Трехпроводные сети напряжением V < 1000 В с изолированной нейтралью применяются там, где невозможно обеспечить работающим сухие электроизолирующие полы и нормальные метеоусловия (например, в шахтах, рудниках), а также где велика вероятность прикосновения к токоведущим частям, например, в электротехнических лабораториях. Однако безопасность гарантируется только в случае исправной изоляции и малой емкости линии. В аварийном режиме они становятся намного опаснее, чем четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью в том же аварийном режиме. Поэтому всетях с изолированной нейтралью применяют устройства непрерывного контроля изоляции, в том числе автоматически отключающие поврежденные участки сети.
Б. Напряжения прикосновения и шага при замыкании на землю. Протекание тока через землю может происходить только при наличии замкнутого контура, т.е. соединения с землей как минимум двух точек сети с разными потенциалами.
Потенциал токоведущей части относительно земли, j3, определяется выражением
j 3 = I з r з, (1.10)
где IЗ – ток замыкания, rЗ – сопротивление растеканию тока. При этом вокруг точки замыкания на поверхности грунта происходит снижение потенциала по закону, представленному на рисунке 1.6 Нахождение человека на расстоянии менее 20 м опасно для человека, т.к. он может попасть под опасную разность потенциалов (шаговое напряжение).
Рисунок 4.5 - Растекание тока в земле через полусферический заземлитель.
|
По мере удаления от места замыкания токоведущей части на землю значение потенциала грунта снижается и становится равным нулю теоретически в бесконечности. Практически на расстоянии 20 м от места замыкания потенциал грунта принимают равным нулю. Более точно форма потенциальной кривой определяется удельным сопротивлением грунта и формой заземлителя. Для сферического заземлителя потенциальная кривая представляет собой гиперболу.
Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения Uпр [В] называется разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, другими словами, падение напряжения на сопротивлении тела человека Rh. Если пренебречь сопротивлением обуви и основания, на котором стоит человек, то
U пр = Ih×Rh, (1.11)
где Ih - ток, проходящий через человека.
В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя j З, а другая - потенциал основания jос (см. рисунок 4.6). Тогда
U пр = j3 - jос = j 3 (1 - 
) или U пр = j3 × a, (1.12)
где a- коэффициент напряжения прикосновения.
a = 1 - 
. (1.13)
В зависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент напряжения прикосновения может принимать значения 0,1 ¸ 1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается a = 1.
Из рисунка видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается более высоким (Uпр1 > Uпр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда человек находится на расстоянии ³ 20 м от заземлителя.
Рисунок 4.6
|
Напряжение шага. Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м (см. рисунок 4.7),
Рисунок 4.7
|
U ш = I ш× Rch, (1.14)
где I ш - ток,, проходящий по пути “нога-нога”, Rch - сопротивление цепи “человек-земля”. Если выразить напряжение шага через разность потенциалов, имеем
(1.15)
Чтобы выразить j х и j х+а через jз, разделим обе части (1.15) на jз .
, или 
(1.16)
где 
.
Коэффициент b называется коэффициентом напряжения шага (коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения b лежат в диапазоне 0,15 ¸ 0,6.
Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует, осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».
Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании механизма действия защитного заземления.
Поиск по сайту: