26. Напруга кроку та дотику. Залежність від відстані місця контакта дроту з землею.

Електричним замиканням на землю називають випадкове електричне з’єднання частин електрообладнання, яке знаходиться під напругою, безпосередньо з ґрунтом або з металевими неструмопровідними частинами, не ізольованими від землі.

Замикання на землю може виникнути внаслідок появи контакту між струмопровідними частинами та заземленим корпусом або конструктивними частинами обладнання, при падінні на землю обірваного дроту, при пробої ізоляції обладнання високої напруги тощо. У всіх цих випадках струм від частин, що знаходяться під напругою, проходить у землю крізь електрод, який здійснює контакт із грунтом. Спеціальний металевиий електрод називають заземлювачем.

Розміри електрода можуть бути різними (від кількох до десятків та сотен метрів); його форма буває дуже складною, і тоді закон розподілу потенціалів в електричному полі електрода визначається складною залежністю. Склад, а також електричні якості ґрунту – неоднорідні, особливо якщо взяти до уваги шарову будову ґрунту.

З метою спрощення картини електричного поля і його аналізу зробимо припущення, що струм стікає до землі крізь окремий заземлювач напівкульової форми занурений у однорідний і ізотропний грунт з питомим опором ρ, який у багато разів перевищує питомий опір матеріалу заземлювача.

Для такого заземлювача, за умови однорідності й електричної ізотропності ґрунту, можна вважати, що струм у всіх напрямках буде розтікатись рівномірно - як показано стрілками на рисунку, а його величина в будь-якому поперечному перетині провідника "земля" буде дорівнювати І_зз. Кожна точка поверхні землі буде під певним потенціалом.

При переміщенні людини в зоні розтікання струму в землі її ноги будуть торкатися ділянок землі з різними потенціалами, а на людину буде діяти напруга, яка визначається різницею цих потенціалів і відома під назвою напруга кроку (UК) - різниця потенціалів між двома точками на поверхні землі в зоні розтікання струму які знаходяться на відстані кроку (0,8 м) одна від одної. З наближенням до місця замикання на землю величина напруги кроку буде зростати, і вона може досягти небезпечних для людини значень вже при напрузі електроустановок 0,4 кВ, а в сиру погоду та за зволоженого ґрунту і при меншій напрузі. Тому Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів за наявності замикання на землю забороняють наближатися до місця замикання ближче 8 м поза приміщенням і 4 м в приміщенні без застосування засобів захисту - діелектричні боти, галоші, суха дошка, сухе гумове взуття тощо.

Чисельно крокова напруга дорівнює різниці потенціалів точок, на котрих знаходяться ноги людини U_К = φ₁-φ₂ =βU_ф, де β коефіцієнт крокової напруги, котрий залежить від виду заземлювачів, відстані від заземлювача та ширини кроку (чим ближче до заземлювача і чим ширший крок, тим більша величина β . Коефіцієнт крокової напруги β<0,3.

Напруга дотику — це напруга між двома точками ланки струму, котрих одночасно торкається людина. Чисельно вона дорівнює різниці потенціалів корпуса φк та точок ґрунту, в котрих знаходяться ноги людини φн U_дот =φ_к -φ_н =αU_ф.

U_дот =φ_к -φ_н =αU_ф. Де α- коефіцієнт напруги дотику(α<1,0).

27. Класифікація електромереж за режимом нейтралі. Небезпека ураження в електричних мережах різного типу. Галузь використання різних мереж.

Класифікація електромереж за режимом нейтралі

Оцінка безпеки дотику до струмопровідних частин зводиться до визначення струму, що протікає крізь людину, і порівняння його з допустимими значеннями.

Безпека ураження при дотику до струмопровідних частин залежить від номінальної напруги електроустановки і режиму нейтралі джерела живлення.

За напругою ПУЕ розрізняють електроустановки (мережі) напругою до 1 кВ та електроустановки напругою вище 1 кВ. За режимом нейтралі бувають електроустановки (мережі) з ізольованою нейтраллю джерела живлення (генератора або трансформатора) і глухозаземленою нейтраллю джерела живлення.

Глухозаземлена нейтраль – нейтраль генератора або трансформатора, приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через малий опір (наприклад, через трансформатори струму).

Ізольована нейтраль – нейтраль генератора або трансформатора, не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через великий опір приладів сигналізації, вимірювання та інших подібних до них пристроїв, наявність яких практично не впливає на струм замикання на землю.

ПУЕ дозволяють використовувати трифазні трипровідні мережі з ізольованою нейтраллю та трифазні чотирьохпровідні мережі з глухозаземленою нейтраллю.

Небезпека ураження в електричних мережах різного типу

Дія електричного струму залежить від умов включення людини в електричну мережу. Схема включення тіла людини в електричне коло може бути однофазною, коли людина дотикається до однієї фази електроустановки, що перебуває під напругою, і двофазною, коли людина дотикається до двох фаз.

Двохфазне доторкання, як правило, більш небезпечне, оскільки до тіла людини прикладається найбільша в даній мережі напруга — лінійна, а струм має, незалежно від режиму нейтралі, найбільше значення.

Випадки двофазного дотикання відбуваються дуже рідко — при роботі на щитках, повітряних лініях з несправними засобами захисту (монтерські інструменти з пошкодженою ізоляцією, діелектричні рукавиці з проколом).

Однофазне дотикання є менш небезпечним, ніж двофазне, але воно виникає набагато частіше.

Випадки дотикання людини до проводів трифазної електричної мережі: а — двофазне; б і в — однофазне дотикання; Z1 Z2 Z3 - повний опір дротів відносно землі, Uф — фазна напруга, Ih — струм, що проходить крізь тіло людини.

Небезпека електричних мереж з ізольованою чи глухозаземленою нейтраллю залежить від напруги та режиму (аварійний чи нормальний) роботи електричного устаткування. У електричних установках напругою до 1000 В при нормальному режимі (без обривів та пошкодженої ізоляції) мережа з ізольованою нейтраллю безпечніша, ніж із глухозаземленою, а при аварійному режимі (обірваний провідник, що дотикається землі, або пошкоджена ізоляція) безпечнішою є мережа з глухозаземленою нейтраллю.

При напрузі понад 1000 В однаково небезпечні електроустановки з ізольованими і з глухозаземленими нейтралями. Будь-яке одно- або двофазне дотикання до цих мереж є дуже небезпечним.

Схема мережі, а відтак і режим нейтралі джерела струму, що живить цю мережу, вибирається за технологічними вимогами, а також за умовами безпеки.

Галузь використання різних мереж

Мережі з глухозаземленою нейтраллю треба використовувати там, де неможливо забезпечити добру ізоляцію дротів та постійний контроль за станом ізоляції або коли не можна швидко знайти та усунути пошкодження ізоляції, коли ємнісні струми великі (кабельні лінії). Це міські та сільські мережі, мережі крупних підприємств, портів та ін.

Мережі з ізольованою нейтраллю треба використовувати там, де можливо забезпечити добру ізоляцію дротів та постійний контроль за станом ізоляції та коли можна швидко знайти та усунути пошкодження ізоляції, коли можна компенсувати ємнісні струми. Усіма класифікаційними товариствами на морських суднах дозволяються тільки мережі з ізольованою нейтраллю.