УДК 621.316
Влияние режима работы нейтрали на
электробезопасность в сетях до 1 кв
студент гр. ЭПб-121 (КузГТУ),
студент гр. ЭПб-121 (КузГТУ),
, к. т.н. (КузГТУ), , к. т.н. (КузГТУ),
Одна из основных проблем на любом предприятии является обеспечение безопасности сотрудников. Особенно остро стоит вопрос электробезопасности. На промышленных предприятиях основные технологические процессы выполняются при помощи электрооборудования, для работы которого проложено большое количество распределительных сетей. Эксплуатация, обслуживание и ремонт создают опасность поражения персонала электрическим током. Степень этой опасности определяется силой тока, проходящего через человека при прикосновении к токоведущей части, что в свою очередь напрямую связано: с режимом работы нейтрали и режимом работы сети (нормальным или аварийным), присутствием активным и ёмкостным сопротивлением между проводами и землёй, схемой включения тела человека в сеть и собственным сопротивлением человека.
Оценка опасности поражения электрическим током состоит из расчёта максимального тока, проходящего через тела человека и сравнение его этого значения с предельно допустимым. При этом учитывается продолжительность воздействия. Расчет производится как в нормальном режиме работы сети, так и в аварийном, при котором зачастую возможны большие значения тока через тело человека (
).
Токи поражения при этом условно разделяются, согласно ГОСТ 12.1009-76, на ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный. Пороговые значения переменного тока с частотой 50 Гц следующие: ощутимый 1-3 мА; неотпускающий 10-15 мА; фибрилляционный 80-100 мА.
Статистика говорит о том, что 57 % электротравм в сетях до 1 кВ зависит от случайного прикосновения людей к токоведущим частям и электрооборудованию, оказавшегося по каким – то причинам под напряжением. В этом случае сила тока (
), проходящего через тело человека, согласно закона Ома зависит от напряжения прикосновения 
и электрического сопротивлению пути протекания тока. Напряжение
является: разницей потенциалов между токоведущей частью и телом человека. Сопротивление 
зависит как от случайных факторов, таких как сопротивление тела человека, обуви, пола, заземляющего устройства. Замыкания на землю, зависят от схем включения, от режима работы нейтрали и сети, и они являются определяющими при однополюсном прикосновении. Именно поэтому так важен правильный выбор режима работы нейтрали в вопросе обеспечения электробезопасности. Нейтральная точка в сетях до 1кВ может быть изолирована от земли, либо непосредственно соединена с землёй. Каждый из режимов имеет свои положительные и отрицательные стороны с точки зрения электробезопасности.
Рассмотрим случаи включения человека в цепь тока в различных режимах нейтрали.
При двухполюсном прикосновении режим работы нейтральной точки и схема сети не играет значения (см. рис. 1).
Рис. 1. Двухполюсное прикосновение
, 
Ток проходит только через тело человека, сопротивление которого при расчетах принимается 
, поэтому данный вариант поражения наиболее опасен.
При однополюсном прикосновении, напротив, имеет значение режим работы нейтрали, сопротивление изоляции 
и ёмкость фаз 
относительно земли, но поскольку сети до 1кВ преимущественно короткие, ёмкостная составляющая стремится к нулю.
Влияние различных режимов работы нейтрали на электробезопасность рассмотрим далее:
3х фазная сеть с глухозаземлённой нейтралью в нормальном режиме:
В данном режиме цепь тока, проходящего через человека, состоит из сопротивления тела человека, обуви, пола и заземляющего устройства нейтрали источника тока (см. рис. 2).
Рис. 2. Прикосновение к одной фазе в трёхфазной сети с заземлённой
нейтралью в нормальном режиме.
В самом неблагоприятном случае сопротивление обуви 
и пола 
стремится к нулю, а сопротивление заземляющего устройство, согласно ПУЭ, не должно превышать 10 Ом, чем мы так же можем пренебречь, т. к. сопротивление тела человека во много раз больше и принимается 1000 Ом:
3х фазная сеть с глухозаземлённой нейтралью в аварийном режиме (см. рис.3)
Рис. 3. Прикосновение к одной фазе в трёхфазной сети с заземлённой
нейтралью в аварийном режиме.
Данный режим отличается от нормального режима тем, что при замыкании одной фазы на землю напряжение прикосновения может изменяться в пределах
, в зависимости от значения сопротивления замыкания на землю и сопротивления заземляющего устройства:
, тогда 
; 
, тогда 
;
3х фазная сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме:
Рис. 4. Прикосновение к одной фазе в трёхфазной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме.
Ток, проходящий через человека (см. рис. 4), возвращается к источнику не только через тело человека и землю, но и проходит изоляцию проводов сети
, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением (согласно ПУЭ, не менее 0,5 мОм для силовых проводок до 1 кВ).
При наиболее неблагоприятном случае:
3х фазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме:
Рис. 5. Прикосновение к одной фазе в трёхфазной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме
При замыкании одной фазы на землю (см. рис. 5) и прикосновении человека к «здоровой» фазе, ток проходит через тело человека, сопротивление замыкания фазы на землю и возвращается к источнику через замкнувшую фазу. Напряжение прикосновения при этом увеличивается до линейного.
В наихудшем случае:
Вывод:
В нормальном режиме сети наиболее безопасна, при однополюсном прикосновении, сеть с изолированной нейтралью. Безопасность обеспечивается тем, что в цепь, последовательно с телом человека, включается ещё и сопротивление изоляции сети, которая во много раз превосходит значение сопротивления тела человека. В аварийном режиме наоборот: безопаснее сеть с глухозаземлённой нейтральной точкой, т. к. напряжение прикосновения ниже линейного и чаще всего стремится к фазному. Тогда, как в сети с изолированной нейтралью оно равно линейному.Список литературы:
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. Утверждены Приказом Минтруда РФ н.-Екатеринбург: НД «Урал ЮР Издат», 2014.-152с. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд.-М.: , 2003. Долин электрического тока на человека и первая помощь пострадавшему. Изд. 2-е, перераб. И доп. М., «Энергия», 1976. 128с