При експлуатації трифазних мереж необхідно забезпечити відповідні заходи безпеки, що виключають можливість ураження людини електричним струмом. Мета захисного заземлення - знизити до безпечного значення напруга дотику. Захисне занулення забезпечує відключення від джерела живлення електротехнічних пристроїв при пошкодженні їх ізоляції.
При експлуатації трифазних мереж необхідно забезпечити відповідні заходи безпеки, що виключають можливість ураження людини електричним струмом. Для цього здійснюють надійну ізоляцію струмоведучих частин електротехнічних установок, а також застосовують спеціальні захисні пристрої, що запобігають небезпеку ураження струмом при пошкодженні ізоляції або дотику до металевих частин електричних машин і апаратів, які в нормальних умовах не перебувають під напругою.
Статистика показує, що переважна більшість травм відбувається в разі дотику до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. У трифазних мережах низької напруги (до 1000 В) величина струму, що вражає людину, залежить від режиму нейтралі мережі, а також від активної і ємнісної провідності, що існують між проводами і землею. Необхідно знати, що струми промислової частоти порядку 0,01 ÷ 0,015 А небезпечні для життя, а струми, що перевищують 0,1 А, смертельні.
Електроустановки напругою до 1000 В працюють як з глухо заземленою нейтраллю, так і з ізольованою нейтраллю. Відповідно до Правил влаштування електроустановок (ПУЕ) для мереж напругою до 1000 В передбачаються в основному два типи трифазних ланцюгів: трехпроводная з ізольованою нейтраллю і чотирипровідна з заземленою нейтраллю.
Розглянемо як приклад трьохпровідний мережу з ізольованою нейтраллю і визначимо, від чого залежить величина струму, що вражає людину, доторкується до одного з проводів такої мережі.
Кожна мережа характеризується певною провідністю ізоляції, а також ємністю проводів відносно землі (рис. 1).
Мал. 1 До визначення величини струму, що проходить через тіло людини при його зіткненні з однією з фаз трехпроводной мережі з ізольованою нейтраллю
Ці провідність і ємність умовно можна розглядати як зосереджену активну і ємнісне навантаження, з'єднану зіркою, нейтральною точкою якої є земля.
Якщо знехтувати ємнісний провідністю, опір ізоляції кожного з проводів позначити Rиз. а опір тіла людини Rч. то в разі дотику людини до однієї з фаз мережі з ізольованою нейтраллю струм, що проходить через його тіло, визначиться з формули
Цей вислів легко отримати, скориставшись методом еквівалентного генератора. При розмиканні гілки з Rч знаходимо
Отже, чим більше опір ізоляції проводів, тим менше струм Iч; тому важливо стежити за станом ізоляції мережі.
В аварійному випадку, наприклад при короткому замиканні однієї з фаз трехпроводной мережі на землю, напруга кожної з двох інших фаз щодо землі стає рівним лінійному. Якщо при цьому людина доторкнеться до однієї з справних фаз, то він потрапить під лінійну напругу мережі, і струм
буде свідомо небезпечним.
Для запобігання поразок, що викликаються дотиком до металевих частин електрообладнання, які опинилися під напругою (наприклад, при пробої ізоляції на корпус електродвигуна), найбільш ефективним є застосування захисних заземлень. Корпуси електротехнічних установок за допомогою шин малого опору (згідно з ПУЕ величина опору заземлення Rз не повинна перевищувати 4 Ом, т. Е. Rз < Тоді в разі, наприклад, пробою ізоляції однієї з фаз обмотки статора двигуна струм Iч. проходить через тіло людини, доторкується до корпусу цього двигуна, буде у багато разів менше струму IЗ і не становитиме небезпеки для життя. Отже, мета захисного заземлення - знизити до безпечного значення напруга дотику. Крім захисного заземлення, застосовується захисне занулення. Захисне занулення використовується в чотирьох провідних мережах напругою до 1000 В, що працюють з заземленою нейтраллю (рис. 2). Мал. 2 Захисне занулення Металеві частини корпусів електродвигунів і апаратів завжди з'єднані за допомогою сталевих смуг з нейтральним проводом чьотирьох мережі, нейтральна точка якої заземлена. У разі пробою на корпус фазний і нейтральний дроти виявляються замкнутими накоротко, і виникає при цьому значний за величиною струм короткого замикання викликає перегорання плавких запобіжників або спрацьовування захисного реле. Отже, захисне занулення забезпечує відключення від джерела живлення електротехнічних пристроїв при пошкодженні їх ізоляції.