Трехфазная четырехпроводная сеть

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 27 из 27

▷ Похожие статьи

С глухозаземленной нейтралью

Рассмотрим вначале схему замещения и расчетную схему трехфазной сети, представленные на рис. 4. Здесь для удобства вывода расчетных зависимостей используются проводимости:

; ; ;      (4)

; ; ,

где – угловая частота переменного тока;   – сопротивление заземления нейтрали.

Такая схема замещения позволяет рассмотреть сеть с глухозаземленной нейтралью, если принять   (см. рис. 2), или трехпроводную сеть с изолированной нейтралью, если положить  (см. рис. 3).

Принимая фазные напряжения источника симметричными, по­лучаем:

; ;                          (5)

где U _ф– амплитуда фазных напряжений; а = e ¹²⁰= -0,5 + /2 – векторный оператор, позволяющий учесть сдвиг по фазе на 120° фазных напряжений, причем | а |=1.

Рис.4 Схемы трехфазной четырехпроводной сети:
a - схема замещения; б – расчетная схема

Применяя законы Кирхгофа, получаем общее выражение для расчета тока, протекающего через тело человека, стоящего на зем­ле и прикасающегося к фазе А трехфазной сети:

                         (6)

В рассматриваемой четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (см. рис. 2) сопротивление R ₀ ≤ 8 Ом, т. е. много меньше сопротивлений изоляции проводников А, В, С, N относи­тельно земли, или иначе

Y ₀» | Y_A |, | Y_B |, | Y_C |,| Y_N | .                                               (7)

Пренебрегая в выражении (6) малыми по сравнению с Y ₀ вели­чинами, получаем

I_h ≈ U _ф Y_hY ₀/(Y ₀ + Y_h),                                              (8)

или с учетом соотношения (4)

                            I_h   U _ф/(R ₀ + R_h),                                             (9)

Так как R ₀«R_h, то

I_h   U _ф/ R_h,                                                  (10)

или, учитывая соотношение (3),

I_h   U _ф/(R _чл + R _об + R _oc).                                       (11)

Следовательно, в сети с глухозаземленной нейтралью в случае прикосновения человека к фазе I_h не зависит от сопротивления изо­ляции и емкости проводников A, B, С, N относительно земли. При этом решающее значение имеют сопротивление обуви и основания, на котором стоит человек. Применение электрозащитных средств (диэлектрических галош, изолирующих подставок, диэлектрических ковров), а также наличие диэлектрического пола в помещении по­зволяет обеспечить требуемый уровень безопасности.

При неблагоприятных обстоятельствах (например, при сырой обуви и токопроводящих полах) можно принять R _об = R _oc = 0. Тогда

I_h   U _ф/ R _чл.                                      (12)

Это представляет серьезную опасность для жизни человека.

Трехфазная трехпроводная сеть

С изолированной нейтралью

В таких сетях можно принять Y_N = Y ₀= 0. Кроме того, при нор­мальном режиме работы сети обычно R_A = R_B = R_C = R, C_A = C_B = С _C = C и, следовательно, Y_A = Y_B = Y_C = Y. С учетом этого 

                   (13)

Переходя от проводимостей к сопротивлениям и учитывая, что Z = l / Y = (1/ R + j ω C)^-1 - комплексное сопротивление проводника относительно земли, получаем

I_h   U _ф/ (R _h + Z /3),                                         (14)

а амплитуда тока

                                   (15)

Рассмотрим два частных случая:

1. При С_А = С _B = С _C 0, что имеет место в коротких воздушных сетях. С помощью формулы (14) находим

I_h   U _ф/ (R _h + R /3),                                         (16)

или с учетом выражения (3)

I_h   U _ф/ (R _чл⁺ R _об ⁺ R _oc).                                      (17)

Следовательно, ток, проходящий через тело человека, зависит от фазного напряжения, сопротивления изоляции проводников относительно земли и сопротивления в цепи тела человека. В условиях сырости можно принять R _об = R _oc = 0, и тогда решающее значение приобретает сопротивление изоляции. Если оно удовлетворяет требованиям Правил устройства электроустановок, т. е. R ≥500 кОм, то I_h не может достичь опасных значений.

2. При R _А = R_B = R_C ∞ (это допустимо принять для кабельных сетей) из выражения (15), разделив числитель и знаменатель дроби под корнем на R ², получим

                                                (18)

На практике емкости фаз сравнительно невелики, поэтому вто­рой член выражения под корнем не может быть много больше единицы. Отсюда следует, что с увеличением емкости фаз относи­тельно земли I_h растет и может достичь опасных значений.

Аварийный режим работы сетей

Рассмотрим ситуацию, когда одна из фаз сети (фаза С) замкнулась на землю через относительно малое активное сопротивление R _зм,например, при обрыве и падении провода на землю. В схемах сети (см. рис. 3) это обстоятельство отразится включением параллельно Y_C проводимости Y _зм = 1/ R _зм (Y _змна рисунке не показана). Следовательно, между фазой С и землей проводимость составит Y _С + Y _зм. С учетом этого выражение (6) примет вид

                (19)

Трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью. В этой сети обычно выполняется условие (7), поэтому выражение (19) можно упростить:

                               (20)

Учитывая соотношения (4), а также то, что R ₀«  R_h  получаем

                                      (21)

Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью. Для данной сети Y_N = Y ₀= 0. Кроме того, обычно | Y_A |, | Y_B |, | Y_C | «Y_зм. Тогда выражение (19) примет вид

                                     (22)

или, с учетом выражения для а и соотношений (4),

I h = U _ф /(R_h + R _зм ) = U _л/ (R_h + R _зм ).                    (23)

В аварийном режиме часто реализуется ситуация, при которой R _зм существенно больше R ₀и одновременно R _зм «R_h. При этом условии сравнительный анализ формул (21) и (23) показывает, что человек оказывается под напряжением U _пр, близким к линейному в сети с изолированной нейтралью, что более опасно, нежели в сети с глухозаземленной нейтралью, где U _пр приближается к фазному напряжению. Для обоих видов сетей характерно уменьшение опасности поражения током при увеличении R_h.

Содержание

Содержание

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров