лабораторная работа / БЖД1

Тема: Исследование опасности поражения электрическим током в трехфазных сетях переменного тока напряжением 380 В.

Цель работы: исследовать влияние режима нейтрали, параметров сетей (сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли), режима работы сети (нормальный и аварийный) на исход поражения током при прикосновении к какой-либо фазе.

Основные понятия.

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различными. Однако, наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами и между фазой и землей. Применительно к наиболее распространенным трехфазным сетям первую схему принято называть двухфазным включением, а вторую – однофазным.

Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное, а ток через человека, оказываясь независимым от схемы сети, режима нейтрали и других факторов, имеет наибольшее значение:

,

где U_л = U_ф - линейное напряжение, т. е. напряжение между фзными проводами сети, В, U_ф – фазное напряжение, т. е. напряжение между началом и концом одной обмотки питающего сеть трансформатора (генератора) или между фазным и нулевым проводами сети.

а) б) в)

Рис. 1 Случаи включения человека в цепь тока:

а) - двухфазное включение; б) и в) – однофазное включение

Однофазное включение является, как правило, менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается влиянием многих факторов. Однако, однофазное включение возникает значительно чаще и является основной схемой, вызывающей поражение людей током в сетях любого напряжения.

В трехфазной сети с изолированной нейтралью силу тока I_h, проходящего через тело человека при прикосновении к одной их фаз сети в период ее нормальной работы определяют выражением:

,

где с – емкость провода относительно земли, Ф;

w – угловая частота, с^-1.

Рис. 2 Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы.

При равенстве сопротивлений и отсутствии емкостей, т. е. при

R_A= R_B= R_C= R; C_A= C_B= C_C=0, что может иметь место в коротких воздушных сетях, будем иметь:

При равенстве емкостей и больших активных сопротивлениях по сравнению с емкостными, т. е. при R_A= R_B= R_C= ∞; C_A= C_B= C_C=С, что может быть в кабельных сетях, будем иметь:

,

где Х_с = 1/WC – емкостное сопротивление, Ом.

Во всех случаях напряжение прикосновения определяется выражением:

При аварийном режиме, когда имеет место замыкание фазы на землю через малое активное сопротивление r_зм, получим

Напряжение прикосновения будет:

Рис. 3 Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали.

При нормальном режиме работы сети сила тока I_h, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз определяется выражением:

,

где R_з – сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Напряжение прикосновения в этом случае:

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому их с некоторым допущением можно приравнять к нулю.

При нормальном режиме работы сети (рис. 4) сила тока I_h, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз, определяется выражением:

,

где R_з - сопротивление заземления нейтрали, Ом

Рис.4 Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза А (рис.5), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r_зн, сила тока, проходящая через тело человека I_h, определяется выражением:

Рис. 5 Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме.

По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с учетом выводов, полученных при рассмотрении этих сетей: при нормальном режиме работы более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с заземленной нейтралью.

Задание 1.

Исследование трехпроводной сети с изолированной нейтралью.

Таблица 1. Величина тока I_h и напряжение прикосновения U_h при прикосновении к проводу в трехфазной трехпроводной сети.

Измеря- емые пара- метры	Сопротивление изоляции фаз, кОм
	RA= 18 кОм				RB= 18 кОм	RC= 18 кОм
	Номер экспериментов
	1	2	3	Среднее значение
	Нормальный режим работы
Ih, мА	42,5	15	48	35,16
Uh, В	41	12	50	34,3
	Аварийный режим работы
Ih, мА	>150	>150	0	100
Uh, В	190	200	0	130

Задание 2.

Исследование четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.

Таблица 2. Величина тока I_h и напряжение прикосновения U_h при прикосновении к проводу в трехфазной четырехпроводной сети.

Измеря- емые пара- метры	Сопротивление изоляции фаз, кОм
	RA= 18 кОм				RB= 18 кОм	RC= 18 кОм
	Номер экспериментов
	1	2	3	Среднее значение
	Нормальный режим работы
Ih, мА	120	108	119	115,6
Uh, В	125	105	120	115
	Аварийный режим работы
Ih, мА	108	>150	100	>119
Uh, В	120	90	160	123,3

Задание 3.

Расчет параметров, определяющих степень опасности сетей при прикосновении к фазному проводу.

Для трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью:

1. Рассчитать силу тока I_h, проходящей через тело человека при касании к фазному проводу при нормальном режиме работы сети:

,

2. Рассчитать силу тока I_h, при аварийном режиме.

,

3. Для обоих случаев рассчитать напряжение прикосновения U_h.

При нормальном режиме: U_h = 18 В

При аварийном режиме: U_h = 219 В

4. Сравнивая полученные результаты с предельно допустимыми уровнями напряжения и тока для человека, получили, что наиболее безопасной является трехфазная трехпроводная сеть при аварийном режиме работы при замыкании фазы С.

Для трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

1. Рассчитать силу тока I_h, проходящей через тело человека при нормальном режиме работы сети: ,

I_h = 132/1002 = 0,131 А = 131мА

2. Рассчитать силу тока I_h, при аварийном режиме.

I_h = 0,184 А = 184 мА

3. Для обоих случаев рассчитать напряжение прикосновения U_h.

При нормальном режиме U_h = 131 В

При аварийном режиме U_h = 184 В

4. Для трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью опасными считаются как нормальный, так и аварийный режим работы сети.

Вывод: В ходе лабораторной работы исследовали влияние режима нейтрали, параметров сетей (сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли), режима работы сети (нормальный и аварийный) на исход поражения током при прикосновении к какой-либо фазе. На основании измерений и расчетов пришли к заключению, что наиболее безопасной является трехфазная трехпроводная сеть с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы и трехфазная четырехпроводная сеть с заземленной нейтралью при аварийном режиме работы.

Министерство общего и профессионального образования

Балаковский институт техники, технологии и управления

Факультет: инженерно – строительный

Дисциплина: БЖД

Лабораторная работа № 1

Исследование опасности поражения электрическим током в трехфазных сетях переменного тока напряжением 380 В.

Выполнили:

Студенты гр. УИТ-51

Климов А.

Панченко Т.

Тимонин Е.

Ширинов Б.

Принял:

Русин С. А.

Балаково 2003