CC BY
18
© A.B. Ляхомский A.B., А.В.Пичуев, 2013
УДК 622.862.7
А.В. Ляхомский A.B., А.В.Пичуев
ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА ПРИ НЕСИММЕТРИИ ФАЗНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ РУДНИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Приведены результаты анализа опасности поражения человека электрическим током при его прикосновении к фазе электрической сети с несимметричными параметрами изоляции. Обоснована необходимость комплексного учета в числе факторов, влияющих на электробезопасность, несимметрии фазных напряжений и порядка сочетания фазных сопротивлений с учетом места прикосновения человека к электрической сети.
Ключевые слова: электробезопасность, ток утечки, несимметрия напряжения, напряжение смещения нейтрали, ток через человека.
Использование системного подхода к анализу опасности поражения человека в случае прикосновения к фазе электрической сети в условиях несимметрии сопротивления фаз относительно земли позволило получить более полные данные о характере протекающих процессов с учетом множественных факторов, определяющих исход электротравматизма [1].
При анализе потенциально опасных ситуаций учитывался режим, предшествующий прикосновению, определялась степень несимметрии изоляции, а также в какой комбинации фазных сопротивлений и какой конкретно фазе произошло включение человека в электрическую сеть. Выполнено исследование условий возникновения резонанса токов утечки в фазах электрической сети и определена степень влияния на них низкочастотных поляризаций [2].
В результате проведенных исследований были получены векторные диаграммы для режимов однофазной и двухфазной утечек в рудничных электрических сетях сравнительный
анализ и их сопоставление между собой позволили сделать следующие выводы.
1. Для режима однофазной утечки характерно существенное снижение напряжения в поврежденной фазе, при этом вектор напряжения смещения нейтрали 00 опережает вектор
этой фазы на угол 90° независимо от параметров активного сопротивления фаз и при любых его комбинациях с емкостным сопротивлением соответствующих фаз сети.
2. В режиме двухфазной утечки тока напряжение в неповрежденной фазе
0РА резко увеличивается и приближается к линейному значению, в то время как напряжение смещения нейтрали 00 также увеличивается и приближается к фазному, но при этом опережает вектор напряжения фазы А в силу емкостного характера изоляции.
3. При переходе из режима однофазной утечки в режим двухфазной утечки вектор напряжения нулевой последовательности О0 изменяет свое направление практически на 180°.
Рис. 1. Совмещенные векторные диаграммы напряжений и при прикосновении человека к фазе А
На рис. 1. представлены совмещенные векторные диаграммы фазных напряжений 1]рА, ]гв, 1]рс и
напряжения смещения нейтрали О0 в
случае прикосновения человека к фазе электрической сети и при условии существования в ней несимметрии изоляции сети относительно земли для двух возможных случаев.
В первом случае (]'А, ]
гВ >
и'рс , и'0) человек прикоснулся к фазе А, имеющей сопротивление Нд = 300 кОм. Сопротивление фазы В составляет Нв = 300 кОм, сопротивление фазы С - Не = 10,5 кОм, емкость изоляции сети С1 = 0,5 мкФ/фазу. Во втором случае (]"А, И'г'в,
иГ'с , и0' сопротивление фазы В составляет Нв =10,5 кОм, сопротивление фазы С составляет Не = 300 кОм,
а емкость изоляции сети остается неизменной С1 = 0,5 мкФ/фазу.
Анализ показал, что на величины фазных напряжений оказывает влияние не только уровень сопротивления изоляции отдельных фаз и степень их несимметрии, но и взаимное соотношение в предшествующем касанию режиме, а также к какой конкретно из фаз прикоснулся человек. В
Анализ показал, что на величины фазных напряжений оказывает влияние не только уровень сопротивления изоляции отдельных фаз и степень их несимметрии, но и взаимное соотношение в предшествующем касанию режиме, а также к какой конкретно из фаз прикоснулся человек. В случае, когда прикосновение человека произошло в фазе А, сопротивление фазы В высокое (300 кОм), а сопротивление фазы С низкое (10,5 кОм) ток 1Н по мере увеличения емкости изоляции от 0,1 до 1,5 мкФ возрастает от 88 мА до 503 мА (рис. 2). В случае, когда прикосновение произошло к фазе А, сопротивление фазы В низкое (10,5 кОм), а сопротивление фазы С высокое (300 кОм) ток через человека 1Н2 соответственно увеличивается от 135 мА до 565 мА. Таким образом, величина тока 1Н2 превышает 1н на 47^62 мА.
В случае несимметрии параметров изоляции фаз сети и прикосновении человека к одной из них ток утечки возрастает по мере увеличения емкостной составляющей сопротивления
Рис. 4. Графики функции IH1 = f(CI) при RB = 300 кОм, RC = 10,5 кОм и IH2 = f(C) при RB = 10,5 kOm,Rc = 300 кОм
изоляции. При этом за счет снижения степени несимметрии фазных напряжений величина напряжения смешения нейтрали снижается.
В результате выполненного анализа влияния несимметрии параметров изоляции при прикосновении челове-
ка к фазе рудничной участковой электрической сети установлено следующее.
1. При определении степени опасности электропоражения необходимо учитывать параметры изоляции сети и степень их несимметрии в режиме, предшествующем прикосновению человека к фазе электрической сети.
2. Несимметрия сопротивления изоляции при определенных комбинациях повышает опасность электротравматизма (например, если сопротивление опережающей фазы меньше, чем сопротивление отстающей фазы по отношению к той, в которой произошло прикосновение человека).
3. Снижение опасности поражения человека электрическим током в электрической сети может быть достигнуто за счет реализации способов и средств непрерывного пофазного контроля активного сопротивления изоляции и эффективной компенсации емкостной составляюшей тока утечки [3].
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ляхомский A.B., Пичуев A.B. Методология исследований и принципы построения системы управления электробезопасностью. Сб. докл. V Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» — Челябинск, 2012.
2. Пичуев A.B. Параметрические зависимости сопротивления изоляции рудничных участковых электрических сетей.// Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2011. - №4. - с.398 - 400.
3. Пичуев A.B. Компенсация емкостных токов утечки в низковольтных электрических сетях в условиях неявно выраженного резонанса. Сб. докл. XVIII Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: эффективность, надежность, безопасность». -Томск, ТПУ, 2012. ЕЕ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Ляхомский Александр Валентинович - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой [email protected],
Пичуев Александр Вадимович - кандидат технических наук, доцент, [email protected], Московский государственный горный университет, [email protected]
