ftd

5.4. Построенные зависимости

Uпр = f(rиз), Ih = f(rиз), Uпр = f(cиз), Ih = f(cиз), Ih = f(Rпола) (или Ih = f(Rоб) со-

гласно варианту), UфС = f(Rзам) и Uпр = f(Rзам)

5.5.Выводы по работе.

6.Контрольные вопросы

6.1.Что такое «нейтраль»?

6.2.Что означает заземленная нейтраль?

6.3.Чем определяется ток через тело человека прикоснувшегося к одной из фаз?

6.4.Как изменятся условия электробезопасности в аварийном режиме в сети с заземленной нейтралью?

31

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Цель работы

Изучение влияния режима нейтрали, параметров сети и сопротивления тела человека на исход поражения электрическим током.

1. Основные положения

Нейтраль (нулевая точка) является центром симметрии сети трехфазного тока. В трансформаторах, а также на генераторах, электродвигателях или иных устройствах предусматривается нулевой вывод. В симметричных системах токов и напряжений этот вывод имеет практически потенциал земли и при этом не имеет значения, соединена ли нейтраль с землей и если да, то каким образом это выполнено.

Трехфазные электрические сети в зависимости от их режима нейтрали разделяются на сети с изолированной и заземленной нейтралью. Сетью с изолированной нейтралью считается такая, в которой ни одна из нейтралей генераторов и силовых трансформаторов не имеет соединения с землей, за исключением соединений через приборы измерения, защиты, сигнализации, ДГР и другие аппараты с большим сопротивлением. Очевидно, согласно этому определению, сеть с компенсацией емкостных токов замыкания на землю (компенсированная сеть) является частным случаем сети с изолированной нейтралью.

Под исследованием опасности поражения электрическим током будем понимать определение возможных значений напряжений прикосновения и токов через тело человека в сети с нормальным состоянием изоляции, а также при повреждении изоляции (при замыкании одной из фаз на землю).

В случае изолированной нейтрали (рис. 1) напряжение прикосновения определится следующим образом:

Однако в этой сети возможен ряд частных случаев:

32

т. е. всетиполнаясимметрия, подставивэтиусловиявуравнение(1), получим:

Заметим, что при подстановке значений проводимостей фаз в силу их равенства получим в числителе (1 – а2 + 1 – а). Следует напомнить, что сумма трех единичных векторов, смещенных друг относительно друга на 120 эл. градусов, равна нулю, т. е. 1 + а + а2 = 0. Следовательно, –(а – а2) = 1. С учетом последнего и получаем уравнение (2) в том виде, каком оно представлено.

этот случай соответствует короткой воздушной сети, где емкость фаз сети относительно земли столь мала, что ею можно пренебречь. Подставляя эти условия в уравнение (2), получим:

последний, третий случай эквивалентен короткой кабельной сети. Проведя преобразования, аналогичные предыдущим, получим:

33

На основании уравнений (2–4) можно заключить, что в сети с изолированной нейтралью в установившемся режиме напряжение прикосновения и ток через тело человека определяются параметрами изоляции фаз сети относительно земли.

В переходном режиме условия электробезопасности будут определяться рядом факторов (моментом подключения человека к сети и т. д.). Например, в случае короткой кабельной сети, в которой можно принять rф = ∞, однофазная схема замещения сети будет иметь вид (рис. 2).

Rh

Uфsin(ωt+ϕ)

Рис. 2. Однофазная схема замещения

Уравнение переходного процесса для этой схемы замещения запишется следующим образом:

кость сети относительно земли; ω – круговая частота напряжения сети; ψ – начальная фаза напряжения сети; ϕ – фазовый сдвиг между напряжением и током в сети.

По завершении переходного процесса [t = (3…4)τ] уравнение (5) примет вид уравнения (4).

В аварийном режиме ток через тело человека может быть найден по формуле

34

Векторная диаграмма напряжений для этого случая имеет следующий вид (рис. 3):

rзм

Рис. 3. Диаграмма напряжений

Можно отметить, что при замыкании одной из фаз на землю в сети с изолированной нейтралью и прикосновении человека к другой, напряжение прикосновения резко возрастет и может быть равным линейному напряжению (при rзм = 0).

2. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой модель трехфазной электрической сети выполненную на низком, безопасном для учащихся напряжении. В качестве источника используется трехфазный понижающий трансформатор.

Рис. 3. Внешний вид лабораторного стенда

35

Стенд позволяет изменять сопротивление изоляции фаз и емкость фаз относительно земли, значение сопротивления пола, сопротивления обуви человека прикасающегося к фазному проводу. Изменяется также и величина сопротивления замыкания одной из фаз на землю при аварии. Установка необходимых значений сопротивлений и емкости производится с помощью соответствующих переключателей.

Включение стенда производится включателем «СЕТЬ». Во включенном состоянии включатель подсвечивается.

Замыкание одной из фаз на землю производится нажатием кнопки «АВАРИЯ». В нажатом состоянии кнопка подсвечивается. Для выключения замыкания кнопку необходимо нажать повторно.

Стенд оснащен встроенными приборами для измерения тока протекающего через человека и напряжения в контрольных точках. Приборы измеряют эффективное значение, и градуированы с учетом коэффициента трансформации. (Приборы показывают значения, которые возникнут в сети с напряжением 220/380 вольт). Ток и напряжения должны измеряться только приборами встроенными в стенд.

Для измерения напряжения в любой из точек необходимо подключить ее ко входному гнезду вольтметра.

3. Меры безопасности

Все работы на стенде выполняются с разрешения преподавателя

4.Порядок выполнения работы

4.1.Изучите содержание работы.

4.2.Изучите расположение органов управления на стенде.

4.3.Установите переключатели «rА = rB = rC (кОм)», «Rоб», «Rпола» в положение 1 кОм, «сА = сB = сC (мкФ)» – в положение 0,1 мкФ, «Rзам» в положение 1 Ом. Кнопка «Авария» должна быть отжата.

4.4.Включите тумблер «сеть».

4.5.Измерьте и запишите в отчет значения фазных напряжений сети

4.6.Снимите зависимости Uпр = f(rиз), Ih = f(rиз ). Установите переключатель Rиз в положение 5 к Ом и снимите зависимости Uпр = f(cиз), Ih = f(cиз ).

4.7.Нажмите кнопку «Авария», загорится ее подсветка. Снимите зави-

симости UфА = f(Rзам), UфВ = f(Rзам), UфС = f(Rзам) и Uпр = f(Rзам).

4.8. Получите номер варианта у преподавателя и снимите зависимости согласно варианту (табл.1).

36

4.9. Отключите кнопку «Авария и приведите стенд в исходное состояние.

5. Содержание отчета

5.1.Цель работы.

5.2.Схема сети с изолированной нейтралью

5.3.Полученные результаты.

5.3.1 Нормальный режим работы сети

37

Таблица 7

5.4. Построенные зависимости

Uпр = f(rиз), Ih = f(rиз), Uпр= f(cиз), Ih = f(cиз), UфА = f(Rзам), UфВ = f(Rзам), UфС = f(Rзам) и Uпр = f(Rзам), Ih = f(Rоб)

5.5. Выводы по работе.

6.Контрольные вопросы

6.1.Что такое «нейтраль»?

6.2.Что означает термин изолированная нейтраль?

6.3.Чем определяется ток через тело человека прикоснувшегося к одной из фаз?

6.4.Как изменятся условия электробезопасности в аварийном режиме в сети с изолированной нейтралью?

38

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ (УЗО) ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Цель работы

Изучить принцип действия устройств защитного отключения. Исследовать время–токовые характеристики устройств защитного отключения дифференциального типа и оценить эффективности различных УЗО при защите человека от поражения электрическим током.

1. Основные положения

Обслуживание электроустановок и электрооборудования, работа на машинах и механизмах с электрическим приводом связаны с опасностью поражения электрическим током в трех наиболее характерных ситуациях:

−при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

−при прикосновении к металлическим нетоковедущим конструкциям, которые могут оказаться под напряжением в результате неисправности фазной изоляции и переходе напряжения с токоведущих частей на корпуса электрооборудования, защитные ограждения и пр.;

−при пробое изоляции между обмотками трансформаторов и в других случаях перехода высшего напряжения на сторону низшего.

Согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты: защитное заземление, защитное отключение, двойная или усиленная изоляция, применение малых напряжений, электрическое разделение цепей.

В данной лабораторной работе исследуются устройства защитного отключения.

Согласно ГОСТ 12.1.009-2009 «ССБТ. Электробезопасность. Термины

иопределения» защитное отключение – это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током, а также при аварийном режиме.

Поражение электрическим током может произойти в результате случайного прикосновения, возникновения аварийных режимов из-за ошибочных действий, нарушения требований устройства и эксплуатации оборудования или пробоя изоляции токоведущих частей. Все это приведет к протеканию через тело человека тока, который может быть ощутимым, неотпускающим или фибрилляционным (табл. 1).

39

Абсолютно безопасного тока для человека не существует – ток л юбого значен ия представляет опасность. Вероятность возникновения той или иной реакции будет определяться не только величиной тока, но и временем его воздействия на организм человека. Поэтому при разработке критериев электробезопасности следуют по пути установления количественной меры допустимости возникновения соответствующих ответных р еакций человека на воздействие электрического тока.

В с оответствии с ГОСТ 12.1. 038-82 «С СБТ. Электробезопасность. Пре-

косновения и токов, протекающих через тело человека для путей тока «рука – рука» и «рука – нога» при аварийном режиме производ ственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл. 2.

Для переменного тока промы шленно й частоты 50 Гц зависимость допустимых токов через тело человека от в ремени их протекания представлена на рис. 1.

Ihд, мА

t, с

Рис. 1. Зависимость допустимого для человека тока от времени его воздей ствия: I – область эффективной защиты; II – область неэффективн ой защиты

40