лабы / чьето / ЛР№2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро- и наноэлектроники

отчет

по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Исследование условий электробезопасности в трёхфазных сетях с заземленной нейтралью

Студент гр.	____________________ ____________________ ____________________
Преподаватель	__________________________

Санкт-Петербург

2021

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАНОСТИ В ТРЁХФАЗНЫХ СЕТЯХ С ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

ЦЕЛЬ: исследование режимов однофазного прикосновения человека, изучения принципа действия зануления, ознакомление с опасностями непрямого прикосновения при использовании защитного заземления и зануления.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Согласно существующим правилам электроустановки напряжением до 1000 В жилых, общественных и промышленных зданий, а также наружные установки, должны получать питание от источника, как правило, с глухозаземленной нейтралью. Общий вид таких сетей для анализа безопасности приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Электрическая схема сети для анализа безопасности с контурами возможных токов

Прямое однофазное прикосновение трёхфазной четырёхпроводной сети с заземленной нейтралью опасно. Напряжение прикосновения определяется в основном значением фазного напряжения из-за малого сопротивления рабочего заземления нейтрали и практически не зависит от сопротивлений и ёмкостей фаз относительно земли – формула (1):

(1)

При замыкании в такой сети какой-либо фазы на землю, например фазы С, напряжение прикосновения становится больше фазного, но может быть скорее всего ближе к фазному, чем к линейному – формула (2):

(2)

При выполнении защитного заземления с соблюдением требований к заземляющему устройству напряжение может быть уменьшено максимум в два раза, а если заземлить корпус на элементы, случайным образом связанные с землёй, то напряжение прикосновения практически не будет отличаться от фазного напряжения – формула (3):

(3)

Опасность использования защитного заземления в электроприёмнике не ограничивается тем электроприёмником, где оно применяется. Гораздо более опасным оказывается прикосновение к правильно занулённым корпусам исправных электроприёмников. При фазном напряжении 220 В на них появится напряжение, которое определяется падением напряжения на рабочем заземлении – формула (4):

(4)

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. По экспериментальным результатам проведем анализ условий опасности прямого прикосновения в системе TN без замыкания фаз на землю и с ним. Экспериментальные результаты представим в таблице 1. Расчет напряжения прикосновения произведем по формулам (1) и (2). Схему прямого прикосновения представим на рисунке 2, схему с замыканием фазы С на землю представим на рисунке 3.

Таблица 1 – Значения параметров при прямом прикосновении в системе TN

№	Значения сопротивлений					Напряжения корпусов и фаз относительно земли
1	5	5	5	-	-		25	26	22	0	0	0
2	5	5	5	-	-		25	26	22	0	0	25
3	150	150	150	-	-		25	26	22	0	0	25
4	150	150	150	50	-		33	33	12	9	9	32
5	150	150	150	100	-		26	27	21	1	1	26

Расчет напряжений прикосновения:

Рисунок 2 – Схема прямого прикосновения в системе TN

Рисунок 3 – Схема прямого прикосновения при замыкании фазы С на землю

Расчет напряжения прикосновения:

2. По экспериментальным результатам проведем анализ условий опасности заземления корпусов при непрямом прикосновении. Экспериментальные результаты представим в таблице 2. Расчет напряжения прикосновения произведем по формуле (1). Схему непрямого прикосновения представим на рисунке 4.

Таблица 2 – Значения параметров при непрямом прикосновении к заземленному корпусу

Значения сопротивлений					Напряжения корпусов и фаз относительно земли
150	150	150	-	-		22	27	24	2	2	25
150	150	150	-	4		11	35	32	13	13	10
150	150	150	-	100		22	28	24	2	2	22

Расчет напряжений прикосновения:

Рисунок 4 – Заземление корпусов при непрямом прикосновении

3. По экспериментальным результатам проведем анализ принципа действия зануления прикосновении. Экспериментальные результаты представим в таблице 3. Схему действия принципа зануления изобразим на рисунке 5.

Таблица 3 – Значения параметров при наличии зануления

Значения сопротивлений					Напряжения корпусов и фаз относительно земли
150	150	150	-	-	0	0	0	0	0	0

Рисунок 5 – Схема работы принципа зануления

4. По экспериментальным результатам проведем анализ условий опасности зануления корпусов при непрямом прикосновении. Рассмотрим три возможных случая. Экспериментальные результаты представим в таблице 4. Схему случая обрыва нулевого провода или неверной установки выключателя представим на рисунке 6. Схему обрыва цепи при наличии замыкания на землю представим на рисунке 7.

Таблица 4 – Значения параметров при непрямом прикосновении к зануленному корпусу

Значения сопротивлений					Напряжения корпусов и фаз относительно земли
150	150	150	-	-		25	25	22	15	15	-
150	150	150	-	-		25	25	22	0	0	-
150	150	150	-	-		26	26	22	0	2	-
150	150	150	-	-		25	25	22	0	0	-
150	150	150	100	-		43	44	0	22	22	-
150	150	150	100	-		28	28	18	3	23	-

Рисунок 6 – Схема обрыва нулевого провода или неправильной установки в нем выключателя нагрузки

При введении повторного заземления нулевого провода уменьшается опасность поражения на зануленных корпусах в период замыкания фазы на корпус. В случае обрыва — уменьшает напряжение.

Рисунок 7 – Схема обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю

При введении повторного заземления напряжение уменьшилось.

ВЫВОД: в ходе обработки результатов лабораторной работы были исследованы режимы однофазного прикосновения человека:

Прямое однофазное прикосновения считается опасным из-за того, что напряжение при прикосновении определяется фазовым напряжением, т.к. сопротивление рабочего заземления нейтрали мало (4 Ом) и не зависит от сопротивлений относительно земли.

Ток проходит через рабочее заземление и человека, что создает опасные значения токов.

Если же мы замыкаем фазу на землю, то напряжение прикосновение становится больше фазного, что более опасно, чем при прямом соприкосновении.

При выполнении защитного заземления с соблюдением требований к заземляющему устройству (R_заз = 4 Ом) напряжение может быть уменьшено максимум в 2 раза, а если заземлить корпус на элементы, случайным образом связанные с землей (R_заз = 100 Ом), то напряжение прикосновения практически не будет отличаться от фазного напряжения.

При замыкании фазы на корпус зануленного приемника ток протекает по контуру фаза-ноль и ток достигает максимального значения I_КЗ, что приводит к срабатыванию защиты и снятию напряжения со стенда.

При неправильно выбранной уставки срабатывания максимальной токовой защиты IКЗ недостаточен и предохранитель не срабатывает: он не отключил поврежденный электроприемник, снятие напряжение не произошло (при этом напряжение на нулевом проводе и на всех корпусах неповрежденных электроприемников большое). В этом случае прикосновение к нулевому проводу небезопасно.

В случае обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю напряжение на нулевом проводе и на всех корпусах неповрежденных электроприемников оказывается очень большим, что является опасным для человека, а при включении повторного заземления образуется контур фаза-земля-R_повт-ноль, что приводит к уменьшению напряжения на нулевом проводе и фазах.