Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность жизнедеятельности. Проведение лабораторного практикума по охране труда. Учебное пособие
.pdf
,
.
б
А
А
С
В
из
Глава 10. Анализ электробезопасности трехфазных...
Трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью
В нормальном режиме работы при однофазном прикосновении (рис. 19, а) величина тока, проходящего через человека (для
случая симметричного сопротивления изоляция фаз, т. е. R
= R
= R и СА = СВ = СС = С), определяется выражением в ком-
С
= RВ =
А
плексной форме:
U
=
I
h
+
/ф3ZR
h
где Rh – сопротивление тела человека, Ом;
Z – полное сопротивление одной фазы относительно земли, Ом.
R
Zω+=
из
)(1
CRj
из
Здесь Rиз – активное сопротивление изоляции, Ом;
ω – угловая частота;
С – емкость провода относительно земли, Ф.
а
С
I
h
R
Rh
В
R
Ih
C
B
А
С
С
R
С
I
h
R
I
h
C
B
А
Рис. 19. Прикосновение человека к проводу трехфазной
трехпроводной сети с изолированной нейтралью:
a – нормальный режим; б – аварийный режим
В аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на землю
через малое сопротивление r
, человек, прикасаясь к другой
зм
фазе, оказывается включенным между двух фаз (рис. 19, б).
Е. Э. Смирнова, Л. А. Гурьева. Безопасность жизнедеятельности
.
,
.
h из
.
Величина тока, проходящего через человека,
U
3
ф
I
=
h
+
rR
зм
h
При Uф = 220 В, Rh = 1000 Ом, rзм = 0 величина тока, прохо-
дящего через человека I
= 380 мA, т. е. смертельна.
h
В аварийном режиме величина тока, проходящего через че-
ловека, резко возрастает, так как защитная роль сопротивления
изоляции сводится к нулю (r
<< Rиз). Следовательно, в аварий-
зм
ном режиме значительно увеличивается опасность поражения
электрическим током.
Трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной
нейтралью
В нормальном режиме при однофазном прикосновении
(рис. 20, а) величина тока, проходящего через человека, определяется выражением
U
I
h
ф
=
rR
+
0
h
т. е. величина тока, проходящего через человека, зависит только от сопротивления человека и не зависит от качества изоляции.
При U
= 220 В, Rh = 1000 Ом, r
ф
= 4 Ом величина тока I
0
= 220 мА,
h
т. е. смертельна.
В аварийном режиме одна из фаз замкнута на землю через
малое сопротивление r
Если величина r
(рис. 20, б).
зм
≈ r0, то величина тока, проходящего через
зм
человека,
I
=
h
змф
)(
rrU
+
0
змзм
=
)(
rZRrr
++
00
,
U
3513
⋅
ф
R
hh
Возрастание тока повышает опасность сети с заземленной
нейтралью в аварийном режиме по сравнению с нормальным режимом работы.
92 93
б
О
C
из
.
Глава 10. Анализ электробезопасности трехфазных...
а
R
r
0
I
h
Rh
RА
С
C
B
А
R
С
В
r
0
С
С
А
С
В
I
h
R
B
А
r
зм
Рис. 20. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной
четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:
a – нормальный режим; б – аварийный режим
Величина тока, проходящего через человека при двухфазном
прикосновении (рис. 21), не зависит от режима нейтрали и сопротивления изоляции, а определяется только линейным напряжением и сопротивлением человека:
U
л
I =
h
R
h
При Uл = 380 В, Rh = 1000 Ом сила тока, проходящего через
человека, I
= 380 мА, т. е. смертельна.
h
C
B
А
I
h
R
h
Рис. 21. Двухфазное прикосновение человека
Сравнительная оценка двух видов фазных сетей показывает
следующее:
Е. Э. Смирнова, Л. А. Гурьева. Безопасность жизнедеятельности
1. Однофазное прикосновение к сети с изолированной нейтралью с малой емкостью и высоким сопротивлением изоляции
безопаснее, чем прикосновение к сети с заземленной нейтралью.
2. Однофазное прикосновение в период аварийной работы
сети с изолированной нейтралью значительно опаснее, чем сети
с глухозаземленной нейтралью, так как защитная роль изоляции
сводится к нулю и резко возрастает величина тока, проходящего
через человека.
3. Опасность поражения человека при двухфазном прикосновении не зависит от режима нейтрали, но этот случай является
наиболее опасным.
Описание лабораторного стенда
Работа производится на стенде путем моделирования основных параметров исследуемых сетей и определения величины
тока, проходящего через человека при его соприкосновении с токоведущими частями (рис. 22).
Лабораторный стенд позволяет моделировать источник питания сети; трехфазный потребитель электроэнергии, подключенный к сети с использованием устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный (остаточный) ток, два
типа сети: трехфазную трехпроводную с изолированной нейтралью и трехфазную четырехпроводную с заземленной нейтралью
напряжением до 1000 В.
Стенд включается автоматом S2 (положение переключателя
автомата 1). При этом загораются индикаторы (желтого, зеленого и красного цветов), расположенные рядом с фазными проводами А, В, С. Значения активных сопротивлений (R
R
) и емкостей (САЕ, СВЕ, ССЕ, С
РЕN
) фазных проводов А, В, С
РЕN
, RВЕ, RСЕ,
АЕ
и PEN-провода относительно земли могут изменяться с помощью переключателей S4–S10 в зависимости от вариантов, задаваемых преподавателем.
Переключатель S3 предназначен для подключения PEN-про-
вода.
Переключатель S1 предназначен для изменения режима нейтрали исследуемой сети: нижнее положение – изолированная нейтраль; верхнее – заземленная нейтраль. Значение сопротивления
заземления нейтрали, установленного на стенде, равно 4 Ом.
94 95
Глава 10. Анализ электробезопасности трехфазных...
Рис. 22. Стенд лабораторный «Электробезопасность трехфазных сетей переменного тока» БЖ 06/1М
Е. Э. Смирнова, Л. А. Гурьева. Безопасность жизнедеятельности
Переключатели S12, S14 предназначены для моделирования
аварийных режимов работы исследуемых сетей. Положение О переключателя S12 соответствует нормальному режиму работы сети.
Положения А, В, С переключателя S12 соответствуют замыканию фазных проводов А, В, С на землю; при этом сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю R
может
зм
принимать различные значения.
Изменяя положение переключателя S14, можно выставить
различные значения (10 Ом, 100 Ом; 1000 Ом) сопротивления
растеканию тока R
Тело человека имитируется в схеме стенда резистором R
(табл. 15).
зм
h
который может подключаться к каждому проводу сети или к проводу сети на стороне трехфазного потребителя электроэнергии,
подключенного к сети через УЗО.
Переключатель S15 предназначен для моделирования прямого прикосновения человека к токоведущей части (проводу исследуемой сети). Положение О переключателя S15 – человек не
касается фазного провода сети. Положения А, В, С, PEN переключателя S15 – человек касается соответственно фазных проводов А, В, С или PEN-провода. Положение УЗО переключателя
S15 – человек касается фазного провода на стороне трехфазного
потребителя электроэнергии при нажатой кнопке S16.
Значение сопротивления цепи тела человека может быть задано дискретно (1 кОм, 5 кОм, 10 кОм) с помощью переключателя S13 либо плавно в пределах от 0 до 100 кОм с помощью
переменного резистора R
. Установка значений Rh 1, 5, 10 кОм
h
производится переключателем S13 при положении ручки резистора R
0 (табл. 16).
h
Трехфазный потребитель электроэнергии показан на лицевой
панели стенда в виде корпуса, подключенного к сети с помощью
УЗО, реагирующего на дифференциальный (остаточный) ток.
Корпус трехфазного потребителя электроэнергии может быть
занулен с помощью переключателя S18 (верхнее положение).
С помощью кнопки S17 моделируется замыкание фазного
провода на корпус. При нажатой кнопке S17 загорается красный
индикатор на корпусе трехфазного потребителя электроэнергии.
На лицевой панели УЗО расположены кнопки ПУСК (при
нажатии этой кнопки трехфазный потребитель подключается
96 97
,
Глава 10. Анализ электробезопасности трехфазных...
к сети и загорается красный индикатор на лицевой панели УЗО),
СТОП (отключение трехфазного потребителя от сети), КОНТРОЛЬ (оперативный контроль УЗО).
Значения активных сопротивлений изоляции (R
и емкостей (С
, СBE, СCE) фазных проводов относительно земли
АE
, RBE, RCE)
АE
в зоне защиты УЗО установлены на стенде и не меняются в процессе выполнения работы.
В правой части лицевой панели стенда размещены индикаторы трех цифровых приборов: миллисекундомера, миллиамперметра и вольтметра.
Миллисекундомер предназначен для измерения времени срабатывания (мс) УЗО; кнопка сброса обнуляет показания
миллисекундомера; миллисекундомер срабатывает при нажатой
кнопке S16.
Миллиамперметр предназначен для измерения тока (мА),
проходящего через тело человека – положение А1 и уставки УЗО –
положение А2. Миллиамперметр имеет четыре предела измерения.
Вольтметр предназначен для измерения напряжений (В)
фазных проводов А, В, С относительно земли; подключение
вольтметра к фазным проводам осуществляется с помощью переключателей А, В, С.
Основные величины элементов схемы
Активные сопро-
тивления
изоляции фаз
RАЕ, RВЕ, RСЕ, R
кОм
1 0 1–100 10
2,5 0,1 100
10 0,25 1000
25 0,5
100 1,0
∞
Емкости фаз отно-
сительно земли
САE, СВE, ССE, C
,
РЕN
Сопротивление тела
мкФ
PEN,
2,5
человека
Rh, кОм
Таблица 15
Сопротивле-
ние замыка-
ния на землю
Rзм, Ом
Е. Э. Смирнова, Л. А. Гурьева. Безопасность жизнедеятельности
Таблица 16
Варианты выполнения лабораторной работы
№
п/п
Устанавливаемые
величины
1 2 3
Варианты
1 RAE = RBE = RCE, кОм 2,5 1 10
САE = СВE = ССE, мкФ 0,1 0,25 0,5
R
C
2,5 5 10
PEN
0,25 0,1 0,5
PEN
Человек касается фазы А В С
2 Rh, кОм 1 3 5
R
2,5 5 10
PEN
C
0,25 0,1 0,5
PEN
Человек касается фазы А В С
3 Rh, кОм 1 3 5
R
2,5 5 10
PEN
C
0,25 0,1 0,5
PEN
Человек касается фазы А В С
4 RAE = RBE = RCE, кОм 2,5 1 10
САE = СВE = ССE, мкФ 0,1 0,25 0,5
R
2,5 5 10
PEN
C
0,25 0,1 0,5
PEN
Rh, кОм 1 2,5 5
Человек касается фазы А В С
Аварийный режим
В С A
фазы
Практическая часть
1. Анализ опасности поражения человека электрическим
током при прямом прикосновении к фазному проводу
трехфазной трехпроводной сети с изолированной
нейтралью напряжением до 1000 В при нормальном
режиме работы сети
При анализе следует:
1) изолировать нейтраль – перевести переключатель S1
в положение 0; отключить PEN-провод – перевести переключа-
98 99
Глава 10. Анализ электробезопасности трехфазных...
тель S3 в положение 0; перевести переключатель S12 в положение 0;
2) установить значения активных сопротивлений изоляции
(переключатели S6–S10) и емкостей (переключатели S7–S11)
фазных проводов относительно земли в соответствии с заданием
преподавателя;
3) установить значения сопротивления тела человека R
(в соответствии с заданием преподавателя) переключателем S13.
При этом ручка регулятора резистора R
должна находиться в по-
h
ложении 0;
4) подключиться к фазе А – установить переключатель S12
в положение А;
5) включить стенд (положение S2 – 1). Убедиться в наличии
напряжения фазных проводов с помощью вольтметра (U
= U
= 220 B);
С
6) произвести измерение тока I
в теле человека с помощью
hA
= UВ =
А
миллиамперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя миллиамперметра – А1;
7) повторить измерения тока в теле человека I
, IhC для по-
hВ
ложения В, С переключателя S15;
8) выключить стенд (положение S2 – 0).
2. Анализ опасности поражения человека электрическим
током при прямом прикосновении человека к фазному проводу
трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью
напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети
(замыкание одного из фазных проводов на землю)
h
Для анализа следует:
1) в дополнение к действиям, выполненным в п. 1, пере-
вести переключатель S12 в любое из трех положений: А, В, С.
Переключателем S14 установить значение R
в соответствии
зм
с заданием преподавателя;
2) включить стенд – перевести S2 в положение 1;
3) произвести измерения токов в теле человека I
(соответственно положению переключателя S15 – А, В, С) с помощью миллиамперметра, выбрав необходимый предел измерения. Положение переключателя миллиамперметра – А1;
, IhВ, IhC
hA
4) выключить стенд (положение S2 – 0).
Е. Э. Смирнова, Л. А. Гурьева. Безопасность жизнедеятельности
3. Анализ опасности поражения человека электрическим
током при прямом прикосновении к фазному проводу
трехфазной четырехпроводной сети с заземленной
нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном
режиме работы сети
Для анализа следует:
1) заземлить нейтраль – перевести переключатель S1 в положение 1. Подключить PEN-провод – перевести переключатель
S3 в положение 1.
Перевести переключатель S12 в положение 0;
2) установить значения активных сопротивлений изоляции
(переключатели S4–S10) и емкостей (переключатели S5–S11)
фазных проводов и PEN-провода относительно земли в соответствии с заданием преподавателя;
3) установить значение сопротивления тела человека R
(в соответствии с заданием преподавателя) переключателем S12.
При этом ручка регулятора резистора R
должна находиться в по-
h
ложении 0;
4) установить переключатель S15 в положение А;
5) включить стенд (положение S2 – 1);
6) произвести измерение тока I
в теле человека с помо-
hA
щью миллиамперметра, выбрав необходимый предел измерения.
Положение переключателя миллиамперметра – А1;
7) повторить измерения тока в теле человека I
и IhC для по-
hB
ложений В, С переключателя S15;
8) выключить стенд (положение S2 – 0).
h
4. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении к фазному проводу
трехфазной четырехпроводной сети с заземленной
нейтралью напряжением до 1 кВ при аварийном режиме работы сети (один из фазных проводов замкнулся на землю)
Следует:
1) в дополнение к действиям, выполненным в п. 3, перевести переключатель S12 в любое из трех положений А, В, С.
Переключателем S14 установить значение R
в соответствии
зм
с заданием преподавателя;
100 101
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]