Расчет тока первого замыкания и напряжений прямого и косвенного прикосновений в сети IT

На рис. 6.8. a представлена исходная принципиальная схема сети IT, в которой произошло замыкание фазы С на землю:

Еа, Ев, Ес — фазные напряжения относительно нейтрали;

Ua, Uв, Uc — фазные напряжения относительно земли;

Un — напряжение нейтрали относительно земли (напряжение смещения нейтрали);

Iа, Iв, Ic, In — токи, протекающие через емкости С провод-земля.

Uл, Uф — линейное и фазное напряжения;

Хс — емкостное сопротивление, Хс = 1 /ωC.

Для перехода к более простой и наглядной эквивалентной схеме рис.6.8.б получим выражение для тока Iк, пренебрегая сопротивлением Ra.

Рис.6.8.: а — принципиальная схема, б — эквивалентная схема

Рис.6.9. Векторные диаграммы: а — нормальный режим, б — однофазное замыкание

Ток однофазного замыкания протекает через емкости проводников А, В, N. Напряжения на этих проводниках определяются по второму закону Кирхгофа:

Ec+Un-Uc=0,

Uc=0,

Un = -Ec,

Ea+Un-Ua=0, Ua=Ea+Un,

Uв+Un-Uв=0,

Uв=Eв+Un,

Токи Ia, Ib, In опережают соответствующие напряжения Ua, Ub, Un на 90 градусов, их геометрическая сумма равна току Iк. Модуль Iк

Последнее выражение соответствует эквивалентной схеме рис. 6.8.b, в которой распределенные емкости заменены сосредоточенным емкостным сопротивлением Хс/4, включенным между нейтралью трансформатора и землей.

Если в исправной сети IT человек сопротивлением Rч касается фазного провода (прямое прикосновение), то ток через тело человека Iк определяется сопротивлениями Хс/4 и Rч, включенными последовательно:

Рис.6.10. Векторная диаграмма: прямое прикосновение к фазе С в исправной сети IT

Напряжение прямого прикосновения Uч =Iк *Rч.

Если емкостное сопротивление Хс/4 велико (Хс/4>>Rч), то напряжение прямого прикосновения близко к нулю, Uч ≈ 0. Практически это имеет место в кабельной сети небольшой протяженности или в воздушной сети так как емкости таких сетей весьма незначительны.

Если, напротив, емкость сети настолько велика, что Хс/4<<rч, то напряжение прямого прикосновения близко к фазному напряжению.

Напряжение смещения нейтрали по отношению к земле

Un =Iк *Xc/4:

Рис.6.11. Косвенное прикосновение в сети IT, расчетная схема

При косвенном прикосновении к телу человека приложено падение напряжения на Ra, создаваемое током Iк (рис.6.11). Полагая Xc/4 >>Ra и Rч >>Ra, можно записать: