ю менш небезпечно, ніж в електромережі з заземленою нейтраллю.
Розглянуті вище схеми включення людини в електричний ланцюг трифазного змінного струму справедливі для нормальних (безаварійних) умов роботи електричних мереж.
В аварійному режимі роботи трифазної електричної мережі змінного струму один з фазних проводів, наприклад, електромережі з заземленою нейтраллю (у системі TN) може бути замкнутий на землю (при спрацьовуванні системи захисного заземлення, падінні фазного проводу на землю тощо) через опір R зм (рис. 6).
В
Рис. 6. Однофазне (однополюсне) дотик до струмоведучих частинах в аварійному режимі роботи електромережі.
R зм - опір замикання фазного проводу (L 2 ) на землю
Сила струму, що проходить через тіло людини, який стосується в цій ситуації одного з справних фазних проводів (L 1 , L 3 ), визначається з рівняння
, (20)
де R зм - опір замикання фазного проводу на землю, Ом.
Якщо при цьому R зм ~ 0 або набагато менше і R 0 , і R h , то їм можна знехтувати, тоді сила струму, що проходить через тіло людини, буде визначатися за формулою
, (21)
т. е. людина буде включатися в електричний ланцюг двофазно, причому друга фаза підключається до нього через ноги і на величину I h буде надавати істотний вплив перехідний опір R п .
При напругах до 1000 В у виробничих умовах широке поширення набули обидві розглянуті вище схеми трифазних електричних мереж змінного струму: трьохпровідний з ізольованою нейтраллю (система IT) і чотирипровідна з заземленою нейтраллю (система TN).
Електричну мережу з ізольованою нейтраллю доцільно застосовувати в тих випадках, коли є можливість підтримувати високий рівень опору ізоляції фазних проводів і незначну ємність останніх щодо землі. Такими є електричні мережі малоразветвленнимі, що не піддані впливу агресивного середовища і знаходяться під постійним наглядом кваліфікованого персоналу. Так, наприклад, у вугільних шахтах використовуються тільки електромережі з ізольованою нейтраллю.
Електричну мережу з заземленою нейтраллю слід застосовувати там, де неможливо забезпечити гарну ізоляцію проводів (наприклад, через високу вологості або агресивного середовища), коли не можна швидко відшукати або усунути пошкодження ізоляції, або коли ємнісні струми електромережі внаслідок значної її розгалуженості досягають великих значень, небезпечних для людини.
При напрузі вище 1000 В з технологічних причин електричні мережі напругою до 35 кВ включно мають ізольовану нейтраль, понад 35 кВ - заземлену. Оскільки такі електромережі мають велику ємність проводів відносно землі, для людини однаково небезпечним є дотик до їх фазним проводам незалежно від режиму роботи нейтралі енергоджерела. Тому режим роботи нейтралі електромережі напругою вище 1000 В за умовами безпеки не вибирається.
13.3 Явища при стікання електричного струму в землю. Напруга кроку
Стікання електричного струму в землю відбувається тільки через провідник, що знаходиться в безпосередньому контакті з землею. Такий контакт може бути випадковим або навмисним. У останньому випадку провідник, що знаходиться в контакті з землею, називається заземлювачем або електродом.
Для спрощення подальших міркувань вважаємо, що земля в усьому своєму обсязі однорідна, тобто в будь точці володіє однаковим питомим електричним опором (ПЃ, Ом В· м). У цьому випадку струм буде розтікатися в усі сторони однаково по радіусах півкулі (рис. 7).
В
Рис. 7. Схема освіти напруги кроку
а) - загальна схема, б) - розтікання струму з опорної поверхні ніг людини.
А, Б - опорні точки ніг людини; З - точка замикання на землю; U з - напруга замикання;
U ш - напруга кроку, а - ширина кроку; П† - електричний потенціал; x - радіальне відстань від точки замикання на землю
В обсязі землі, де проходить струм, виникає так зване В«поле розтікання струму В», що має напівсферичну конфігурацію. Теоретично воно тягнеться до нескінченності. Однак у реальних умовах вже на відстані 20-ти м від точки замикання перетин шару землі, по якому проходить струм, виявляється настільки великим, що густина струму тут практично дорівнює нулю. На поверхні землі при цьому виникає нерівномірне електричне (для постійного струму) або електромагнітне (для змінного струму) кругове поле з максимумом потенціалу (П†, В) в точці замикання на землю.
Якщо в цій ситуації людина буде радіально крокувати до точки замикання на землю по її поверхні, то його ноги при кожному кроці будуть опинятися під всі бГільшей різницею потенціалів (Див. рис. 7а). p> Напругою кроку називається напруга між двома точками на поверхні землі, розташованими на відстані 1 м одна від іншої (п...
