7.2.2 Електричні мережі трифазного змінного струму з ізольованою нейтраллю

Ізольованою називають нейтраль трансформатора (нульова точка джерела живлення), яка не приєднана до пристрою заземлення (ізольована від землі).

На рис. 7.1 наведена електрична схема трифазної трипроводової мережі з ізольованою нейтраллю (відповідно до рис. 7.1, це знижувальна трансформаторна підстанція 3 з ЛЕП, яка має напругу до 1 кВ і живить споживачів).

Рисунок 7.1 - Електрична схема трифазної трипроводової мережі з ізольованою нейтраллю: ,- відповідно напруги первинної і вторинної обмоток трансформатора; ТП - знижувальна трансформаторна підстанція;- струмовий захист (запобіжники або автоматичні вимикачі); 0 - нульова, (нейтральна) точка трансформатора; А, В, С - фазні проводи мережі;- лінійна напруга мережі,,,- активні опори ізоляції фазних проводів відносно землі;,,- реактивні опори фазних проводів відносно землі;,,- струми витоку фазних проводів

Внаслідок наявності різниці потенціалів між будь-яким фазним проводом і землею протікає дуже малий струм, який називають струмом витоку. Сила цього струму залежить від опору ізоляції фазних проводів відносно землі.

Якщо розглядати електричні мережі напругою до 1 кВ, довжина яких не перевищує 1 км, то ємністю проводів відносно землі можна знехтувати, але це нехтування стосується тільки повітряних ліній і не стосується кабельних. Крім того, якщо довжина лінії не перевищує 1 км, то можна вважати, що активні опори проводів відносно землі мають однакові значення, тобто ;- опір ізоляції фазного проводу відносно землі.

У подальшому первинна обмотка трансформатора зображатися не буде. Дотик людини до корпусу електроустановки, яка не має захисних засобів і опинилася під напругою (відносно землі), як це показано на рис. 7.2 (перший випадок, однофазний дотик), рівнозначний її дотику до неізольованого фазного проводу. Опір тіла людини вмикається паралельно опору ізоляції того проводу, який замкнув на корпус (до якого доторкнулася людина) і послідовно з опорами ізоляції інших проводів, а струм, який тече через тіло людини, визначається за формулою:

, А (7.1)

де - опір тіла людини.

Висновки:

1. Виходячи з формули (7.1), у випадку однофазного дотику людини до трифазної мережі змінного струму з ізольованою нейтраллю, людина знаходиться під захистом опору ізоляції фазних проводів відносно землі. Тому в таких мережах необхідно підтримувати стан ізоляції проводів на достатньо високому рівні.

2. ПВЕ встановлюють певні нормативні вимоги щодо властивостей ізоляції. Так для силової або освітлювальної електропроводки достатнім вважається опір ізоляції не менше 0,5 МОм.

Рисунок 7.2 - Схеми дотику людини при нормальному режимі роботи мережі: 1 - однофазний; 2 - двофазний дотик

Приклад 7.1. Визначити величину струму, який тече через тіло людини при однофазному дотику до мережі з ізольованою нейтраллю. Лінійна напруга мережі = 380 В. Опір ізоляції проводів відносно землі Ом. Розрахунковий опір тіла людини = 1000 Ом. Згідно з формулою (7.1) одержуємо

мА.

Такий струм допустимий для людини у будь-яких випадках.

При двофазному дотику (рис. 7.2, випадок 2) людина потрапляє під повну напругу мережі, а струм, який тече через тіло людини, визначається

, А (7.2)

Висновки:

1. При двофазному дотику людини до трифазної мережі з ізольованою нейтраллю, ізоляція проводів відносно землі втрачає свої захисні властивості і людина потрапляє під повну (лінійну) напругу мережі.

2. Зменшити величину струму, який протікає через тіло людини, можна за допомогою штучного підвищення її опору діелектричними рукавицями.

Приклад 7.2. За даними прикладу 7.1 визначити величину струму, який протікає через тіло людини при двофазному дотику до мережі трифазного струму з ізольованою нейтраллю. Згідно з формулою (7.2) маємо:

А= 380 мА

Такий змінний струм (50 Гц) особливо небезпечний, він більше ніж у 63 рази перевищує гранично допустимий при тривалості дії більше 1,0 с.