Анализ электробезопасности сети с изолированной нейтралью трансформатора (IT)

Данные сети наименее опасны в нормальном режиме работы, т.е. при высоком уровне сопротивления изоляции всех фаз относительно земли (Z_из1, Z_из2, Z_из3) при однофазном прикосновении человека. Значение тока, протекающего через тело человека I_h, определяется электрическим сопротивлением самого человека R_h (при напряжении 220 ÷ 380В R_h = 1000Ом) и, главным образом, сопротивлением изоляции фаз относительно земли Z_из (см. рисунок, первичная обмотка силового трансформатора здесь и в последующем не указана, но подразумевается).

Пунктиром указан путь тока I_h, протекающего через тело человека R_h, U_ф – фазное напряжение сети (220В). Сопротивление изоляции фаз относительно земли имеет активную R_из и емкостную составляющие С_из.

При равенстве сопротивления изоляции относительно земли всех фаз Z_из1=Z_из2=Z_из3=Z_из значение тока протекающего через тело человека I_h определяется по формуле

.

Напряжение прикосновения U_h во всех случаях равно

U_h=I_hR_h

В нормальном режиме работы сети с изолированной нейтралью основное защитное действие оказывает Z_из: чем выше Z_из,тем меньше ток, протекающий через тело человека. На практике величина Z_из имеет значение единиц, в большинстве случаев десятков, нередко и сотен тысяч Ом.

Недостатком сетей с изолированной нейтралью является высокая опасность поражения человека электротоком в аварийном режиме (рисунок), когда человек касается одной фазы, а какая-либо из двух других замкнута на землю (например пробой изоляции Z_из).

R_зм – сопротивление замыкания фазы на землю (обычно имеет значение от единиц до сотни Ом). Практически весь ток, протекающий через сопротивление тела человека R_h, возвращается в сеть через R_зм, так как R_зм<<Z_из. Поэтому величину этого тока можно определить по формуле

,

где U_л = U_ф – линейное напряжение сети (U_л = 380 В).

В аварийном режиме сопротивление изоляции фаз относительно земли Z_из защитного действия не оказывает.

Ток через тело человека I_h в аварийном режиме работы сети с изолированной нейтралью как минимум на 70% (а практически в несколько раз) больше тока в нормальном режиме работы этой же сети. Поэтому сети с изолированной нейтралью применяются там, где можно обеспечить высокий уровень Z_из (короткие, неразветвленные сети, низкие значения относительной влажности и температуры окружающего воздуха, отсутствие химически агрессивной среды, применение приборов постоянного контроля изоляции и т.д.).