不接地电网的安全性分析

一、不接地电网的安全性分析

图5-6　不接地电网

图5-6所示为三相四线制不接地电网。图中Z₁、Z₂、Z₃分别表示各相对地绝缘阻抗。绝缘阻抗由各相对地绝缘电阻和导线对地分布电容并联组成。绝缘电阻一般是MΩ级的。在特殊情况下，绝缘电阻可能下降为2～5kΩ。电缆的分布电容可取0．05μF/km，架空线的分布电容约为0．05μF/km。

1．正常运行触电危险性分析

在低压电网中，如图5-7所示，在不接地电网中，单相触电时流过人体的电流只能通过电网各相对地绝缘阻抗形成回路。绝缘阻抗是各相与大地之间的等效阻抗，可视为绝缘电阻与分布电容的并联。

如各相对地绝缘阻抗对称，即Z₁＝Z₂＝Z₃＝Z，可计算出人体承受的电压和流过人体的电流，根据对称性可知U₀＝0。图5-8所示为等值电路，等值电路中的电势应为网络两端开路，即没有人触电时，因为对称，该电压即相电压。等值电路中的内阻抗应为网络内电压源全部短路后的等效阻抗，即三相阻抗的并联，即Z/3。根据等值电路，不难按式（5-1）和式（5-2）求得人体承受的电压和流过人体的电流。

图5-7　不接地电网人体单相触电

图5-8　等值电路

如式（5-1）、式（5-2）所示：

由于绝缘阻抗Z较大，一般为MΩ级，I_r一般很小，不超过数十毫安，因此，不接地电网正常运行时，人体单相触电危险性较小。

2．电网故障运行时触电危险性分析

如前所述，不接地电网在正常运行的情况下，中性点的对地电压近似为零。然而，当电网有一相接地时，中性点的对地电压将发生变化。如图5-9所示，设电网的相电压为U，各相对地绝缘阻抗为Z，电网L₃相接地，接地电阻为R_d，则接地电流如式（5-3）所示：

接地相对地电压如式（5-4）所示：

中心点对地电压如式（5-5）所示：

图5-9　不接地电网的一相故障接地

通常接地电阻为几十至几百欧姆，即R_d远小于Z，这样，当不接地电网发生一相接地故障时，接地相的对地电压很小；而中性点的对地电压将接近电源的相电压，同时，未接地相的对地电压由于U₀很小，故未接地两相的对地电压将上升至线电压。

因此，当不接地电网发生一相故障接地时，人体如果在接地相触电（人体电阻为R_r），则通过人体的电流I_r，如式（5-6）所示：

设电源电压U＝220V，接地电阻R_d＝200Ω，人体电阻R_r＝1500Ω，电网各相对地绝缘阻抗Z＝0．5MΩ，可求得通过人体的电流近似值如式（5-7）所示：

而当人体在未接地的另两相触电时，通过人体的电流近似值如式（5-8）所示：

因而，当不接地电网发生一相故障接地时，人体触电的危险性是比较大的。

另外，不接地电网一相接地时，接地电流很小，加之线电压保持不变，电网中的设备还能继续工作，于是，这种接地故障不容易被发现而长时间潜伏下来，而且这样的故障点有时很难寻找。