Лабораторная работа № 8 Натурное моделирование защитного отключения электрической сети

Цель работы: Изучение устройства защитного отключения

1. Теоретическая часть

Устройство защитного отключения (УЗО) обеспечивает защиту от поражения электрическим током в следующих случаях:

1. при снижении сопротивления изоляции электроустановок ниже установленного предела;

2. при замыкании фазного проводника на корпус электроприемника;

3. в случае прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок.

Отключение электроустановки осуществляется в пределах времени, соответствующего допустимым токам и напряжениям прикосновения. Устройства защитного отключения, реализующие вышеперечисленные функции, могут применяться как в сетях с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью. Кроме того, УЗО могут предотвращать возникновение пожара, поскольку контролируют уровень токов утечки в сети. Длительное протекание токов утечки может привести к короткому замыканию и возгоранию строительных конструкций.

При конструировании УЗО используют следующие схемные элементы:

1. Датчик, реагирующий на параметр сети, прогнозирующий ток через человека.

2. Блок сравнения, который постоянно отслеживает прогнозируемый параметр и сравнивает его с установкой, то есть допустимым током через человека. Этот блок может выполняться на пороговых электромагнитных элементах, не требующих дополнительного питания, а может содержать усилитель и электронную схему, питающуюся от сети.

3. Цепь тестирования работоспособности УЗО с кнопкой «Тест», замыкающей рабочие проводники через контур, идущий в обход и содержащий сопротивление.

4. Блок отключения, который по сигналу от блока сравнения с помощью силовых контактов отключает электропитание.

2. Экспериментальная часть

2.1. Описание лабораторной установки

В лабораторной работе используются следующие блоки:

– трехфазный источник питания;

– блок линейных дросселей;

– трехфазный трансформатор;

– модель участка электрической сети;

– модель человека;

– модель замыкания на землю;

– блок мультиметров;

– устройство защитного отключения.

2.2. Порядок выполнения работы

Работа осуществляется в следующей последовательности:

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2 Соедините гнезда защитного заземления всех блоков, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания желтыми проводами с зеленой полосой.

3. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений рис. 8.1

4. Включите трехфазный источник питания и питание блока мультиметров.

5. Режим глухозаземленной (изолированной) нейтрали питающей электрической сети моделируйте установкой (отсутствием) перемычки между гнездом нейтральной точки трансформатора и гнездом сопротивления заземлителя R0 в блоке трехфазного трансформатора

6. При проведении эксперимента в сети с изолированной нейтралью сопротивления R_A, R_B, R_C изоляции фаз модели модель участка электрической сети обязательно должны иметь значимые величины. Желаемые значения сопротивлений обуви человека и пола, на котором он стоит, устанавливайте на модели человека. Установите сопротивление пола R_п = 1 кОм. При R_об = 10 кОм установите другой ток утечки и оцените ток срабатывания.

7. Временную и токовую уставки срабатывания устройства защитного отключения на устройстве защитного отключения устанавливайте с помощью кнопок «<» и «>» на его лицевой панели.

8. Включение устройства защитного отключения производите нажатием кнопки «ВКЛ.» на его лицевой панели.

9. На верхнем индикаторе устройства защитного отключения наблюдайте текущее значение тока утечки через человека.

10. Если после включения устройство защитного отключения отключилось, то на его верхнем индикаторе высветится значение тока утечки, при котором произошло это отключение. Произведение этого значения тока утечки и времени срабатывания (уставки по времени) устройства защитного отключения используйте для оценки эффективности последнего.

11. Напряжение фазы, которой касается человек, измеряйте с помощью вольтметра блока мультиметров.

12. По завершении эксперимента отключите источник О1 и питание блока мультиметров.

13. Результаты измерений занесите в табл. 8.1.

Таблица 8.1.

Результаты измерений

Параметры УЗО		Параметры сети		Uпр, В	Iут, мА	Rоб, кОм	Эффективность УЗО Iут · Tср, мА · с
Tср, с	Iут, мА	Rиз, кОМ	Сиз, мкФ
1	30	500 10 1 500 500	0 0 0 0,3 0,6			1 10 1 10 1 10 1 10 1 10

Рисунок 8.1 –Схема лабораторного стенда

ПРИЛОЖЕНИЕ

(справочное)

Таблица 1

Наибольшие допустимые напряжения прикосновения UПР и токи Ih, проходящие через человека, при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземлённой или изолированной нейтралью выше 1000 В с изолированной нейтралью по ГОСТ 12.1.038-82

Род и частота тока	Нормируемая величина	Продолжительность воздействия, с
		0,01-0,08	0,1	0,3	0,5	0,7	0,9	1,0	Более 1,0
Переменный, 50 Гц	UПР, В Ih, мА	550 650	340 400	135 160	105 125	85 90	70 65	60 50	20 6
Переменный, 400 Гц	UПР, В Ih, мА	650 650	500 500	330 330	200 200	140 140	110 110	100 100	36 8
Постоянный	UПР, В Ih, мА	650 650	500 500	350 350	250 250	230 230	210 210	200 200	40 15

Таблица 2

Полные активные и индуктивные сопротивления трансформаторов напряжением 6(10)/0,4 кВ

Мощность, кВА	Схема соединения	UK,%	X1T, X2T, Ом	Х0Т, мОм	R1T, R2T, мОм	R0T, мОм	ZТР, мОм
25	звезда-звезда	4,5	243,6		153,9		1037
40		4,5	157		88		649
63		4,5	102		52		412
100		4,5	64,7	582	31,5	253,9	260
160		4,5	41,7	367	16,6	150,8	162
250		4,5	27,2	235	9,4	96,5	104
400		4,5	17,1	149	5,5	55,6	65
630		5,5	13,6	96	3,1	30,3	43
1000		5,5	8,5	61	2,0	19,1	27
1600		5,5	4,9	38	1,3	11,9	16,6
25	треугольник-звезда	4,7	243	243	176	176	302
40		4,7	159	159	87	87	187
63		4,7	105	105	59	59	120
100		4,5	66	66	36,3	36,3	75,3
160		4,5	43	43	19,3	19,3	47
250		4,5	27	27	10,7	10,7	30
400		4,5	17	17	5,9	5,9	18,7
630		5,5	13,5	13,5	3,4	3,4	14
1000		5,5	8,6	8,6	2,0	2,0	9
1600		5,5	5,4	5,4	1,1	1,1	5,7

Таблица 3

Нормы сопротивления изоляции некоторых аппаратов и частей ЭУ до 1000 В и выше 1000 В

Наименование испытываемой изоляции	Напряжение мегомметра, В	Сопротивление изоляции, МОм
До 1000 В
ЭУ на напряжение выше 12 В переменного и 36 В постоянного тока Электрические аппараты на напряжение, В: до 42 свыше 42 до 100 свыше 100 до 380 свыше 380 Краны и лифты, силовые и осветительные электропроводки Каждое присоединение вторичных цепей и цепей питания приводов выключателей и разъединителей Шинки на щите управления (при отсоединенных цепях)	100-1000 100 250 500 1000 1000 500-1000 500-1000	не менее 0,5 не менее 0,5 не менее 0,5 не менее 0,5 не менее 0,5 0,5 1 10
Выше 1000 В
Токоведущие части полупроводниковых преобразователей Каждый элемент подвесных и опорных многоэлементных изоляторов Проходные изоляторы	2500 2500 1000-2500	5 300 500

ЛИТЕРАТУРА

1. Анализ опасности поражения током в трехфазных электрических сетях. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности», Центр подготовки специалистов «ПОСЦЕНТР», НПП, «Б и Б». – Екатеринбург, 2000. – 10 с.

2. Долин П.А. Основы техники безопасности в электрических установках. – М: Энергия, 1970

3. Князевский Б.А.Охрана труда. – М: Высшая школа, 1982.

4. Кузнецов К.Б., Мишарин А.С. Электробезопасность в электроустановках железнодорожного транспорта. – Екатеринбург: УрГАПС, 1999. – 425 с.

5. ГОСТ 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов» в ред. 1988г.

6. Правила устройства электроустановок с изм. и доп. по состоянию на 01.11.2005 г. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005.- 854 с.

8. ПТЭ электроустановок потребителей и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей. М., ИНФРА–М, 2006. – 263 с.