Анализ электробезопасности сетей типа TN-C

Для трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ типа TN-C (рис. 4.11.) значения тока, протекающего через тело человека и напряжение прикосновения определяются фазным напряжением сети и не зависят от сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли.

 

Рис. 4.11. Однофазное прямое прикосновение в сети с заземленной нейтралью типа TN -C при нормальном режиме работы

 

Действительно, проводимости фазного и нулевого проводников относительно земли по сравнению с U0 =1/R0 проводимостью заземления нейтрали малы (UL1, UL2, UL3<<U0). При этом выражение для тока (4), протекающего через тело человека при прикосновении к фазному проводу при нормальном режиме работы сети TN-C (рис.4.11), принимает вид [3]:

(4.13)

где R0 − сопротивление рабочего заземления нейтрали.

Напряжение прикосновения в этом случае определяется из уравнения:

(4.14)

Так как обычно Rо << Rh, то можно считать, что человек в этом случае попадает практически под фазное напряжение сети.

 

Рис. 4.12. Прикосновение к исправному проводу в сети с заземленнойной нейтралью типа TN-C при аварийном режиме работы

 

При аварийном режиме, когда один из фазных проводов сети, например, провод L2 (рис. 4.12), замкнут на землю через относительно малое активное сопротивление Rзм, а человек прикасается к исправному фазному проводу, уравнение (3) имеет следующий вид:

Здесь учтено, что YL1, UL2 и UPEN малы по сравнению с U0, а UL3 – по сравнению с U0 и Uзм, т.е. ими можно пренебречь и считать равными нулю.

С учетом того, что:

; ; ; ,

напряжение прикосновения в действительной форме имеет вид:

Учитывая, что предыдущее выражение можно записать как:

(4.15)

При этом выражение для определения тока через тело человека имеет вид:

(4.16)

 

Рассмотрим два характерных случая:

1. Если принять, что сопротивление замыкания фазного провода на землю Rзм равно нулю, то напряжение прикосновения

(4.17)

Следовательно, в данном случае человек окажется практически под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять равным нулю сопротивления заземления нейтрали R0, то

,т.е. напряжение под которым окажется человек, будет практически равно фазному напряжению.

Однако в реальных условиях сопротивления Rзм и R0 всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, т.е. напряжение прикосновения Uh всегда меньше линейного, но больше фазного, то есть

(4.18)

С учетом того, что всегда Rзм > R0, напряжение прикосновения Uh в большинстве случаев незначительно превышает значение фазного напряжения, что менее опасно для человека, чем в аналогичной ситуации в сети типа IT.

Рис. 4.13. Прикосновение к неисправному проводу в сети с заземленной нейтралью типа TN-C при аварийном режиме работы

При аварийном режиме работы сети типа TN-C, когда человек касается провода, замкнувшегося на землю (рис. 4.13; человек касается фазного провода L3) ток через тело человека будет определяться, также, как и в сети типа IT, падением напряжения на сопротивлении растеканию тока в месте замыкания на землю RЗМ:

(4.20)

где IЗМ − ток замыкания на землю; a1, a2 − коэффициенты напряжения прикосновения.

При a1= a2=1

Ток замыкания на землю в сети TN-C зависит только от сопротивления растеканию тока RЗМ, сопротивления заземления нейтрали R0 и сопротивления тела человека Rh.

Если принять во внимание, что обычно RЗМ<< Rh, то

В этом случае напряжение прикосновения лишь незначительно отличается от значения фазного напряжения.

Таким образом, прикосновение к неисправному фазному проводу (замкнувшемуся на землю) в сети TN-C практически также опасно, как к исправному.

Значение тока, протекающего через тело человека, в этом случае почти такое же, как при прямом однофазном прикосновении в нормальном режиме работы в сети TN-C.