Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лабораторная работа / БЖД ЛАБА 1 ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ТОКОМ (2)

.DOC
Скачиваний:
135
Добавлен:
28.01.2014
Размер:
609.79 Кб
Скачать

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА ТОС

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ В ТРЁХФАЗНЫХ СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ 380 В

Выполнили ст. гр. УИТ-42

Елисеев М.А

Дворянкина М.В

Дьякова Е.Г

Калюжный А.А

Принял

Русин С.А.__________

«____» _____________2004г.

2004

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

Все случаи поражения человека током являются результатом замыкания электрической цепи через тело человека, т.е. резуль­татом прикосновения человека не менее чем к двум точкам цепи, имеющим разные потенциалы. Опасность такого прикосновения оценивается величиной тока Ih , проходящего через тело чело­века, и напряжением прикосновения Uh и зависит от ряда фак­торов:

а) схемы включения человека в цепь (однофазное или двух­ фазное включение);

б) сопротивления тела человека;

в) напряжения сети;

г) схемы самой сети (двухфазная, трехфазная 3-х или 4-х проводная);

д) режима её нейтрали (изолированная или заземленная ней­траль);

е) степени изоляции токоведущих частей относительно зем­ли;

к) величины емкости токоведущих частей относительно зем­ли.

Таким образом, указанная опасность не является однознач­ной: в одних случаях включение человека в цепь будет сопровождаться прохождением через него малых токов и окажется без последствий, в других - токи могут достигать больших значений, способных вызвать смертельное поражение человека. Зависимость опасности поражения током от указанных факторов необходимо знать при оценке той или иной сети по условиям техники безопасности, при выборе и расчете соответствующих мер защиты и, в частности, заземления, зануления, защитного отключения, а также устройств контроля изоляции и пр.

Схемы включения человека в цепь тока могут быть различ­ными. Однако наиболее характерными являются две схемы включе­ния: между двумя фазами и между одной 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 - линейное напряжение, т.е. напряжение между фазными проводами сети, В; - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки питающего сеть трансформатора (генератора) или между фазным и нулевым проводами сети, В; - сопротивление тела человека, в электрических расчетах по безопасности обычно принимают = 1000 Ом.

Случаи двухфазного включения происходят очень редко и не могут служить основанием для оценки сетей по условиям безопасности. Они бывают обычно в установках до 1000 В в резуль­тате работы под напряжением, применения неисправных защитных средств, а также эксплуатации оборудования с неогражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, незащищен­ные зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

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. Поэтому ниже анализируются лишь случаи однофазного включения. При этом рассматривается обе разрешенные к применению сети трехфазного тока напряжением до 1000 В: четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью и трехпроводная с изолированной нейтралью.

Рис. 1 Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы.

В трехфазной сети с изолиро­ванной нейтралью (рис. 1) силу тока Ih , проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период её нормальной работы, определяют сле­дующим выражением в действительной форме:

где С – емкость провода относительно земли, Ф;  - угловая частота, с-1.

В приведенной выше формуле для простоты принято, что сопротивления и емкости фазных проводов равны.

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

RA = RB = RC = R; CA = CB = CC = 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 RA = RB = RC = ; CA = CB = CC = С, что может быть в кабельных сетях, будем иметь

где XC – емкостное сопротивление, Ом.

Во всех случаях напряжение прикосновения определяется выражением:

Uh = IhRh

В сетях с изолирован­ной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивле­ния проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается, вместе с тем этот случай, как правило, менее опасен, чем прикосновение в сети с заземленной нейтралью.

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

При аварийном режиме (Рис 2), когда имеет место замыкание фазы (например, фазы А) на землю через малое активное сопротивление rзм, получим:

Напряжение прикосновения будет:

Если принять, что rзм = 0 или, по крайней мере, считать, что rзм<<Rh (так обычно бывает в действительных условиях), то Uh = , т.е. человек окажется под линейным напряжением.

В действительных условиях rзм>0, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети.

Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нормальном режи­ме.

Вместе с тем этот случай является также, как правило, более опасным, чем прикосновение к исправной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью.

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

Рис.3. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме.

При нормальном режиме работы сети (рис. 3) сила тока Ih, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз (например, фазе С) определится

где RЗ – сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Напряжение прикосновения в этом случае:

Согласно требованию ПУЭ RЗ не должно превышать 10 Ом; сопротивление же тела человека не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без особой ошибки в уравнениях можно пренебречь значением RЗ и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением.

Ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью в период нормальной работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земля, если сохраняется условие, что полные проводимости проводов относительно земли весьма малы по сравнению с проводимостью заземленной нейтрали.

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

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например, фаза А (рис. 4), замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление rзм , сила тока, проходящего через тело человека Ih , определится из выражения:

Напряжение прикосновения будет в этом случае:

Если сопротивление замыкания провода на землю считать равным нулю, то уравнение примет вид:

Следовательно, в данном случае человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

Если принять равным нулю сопротивление заземления нейтрали Rз, то Uh=Uф , т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет равно фазному напряжению.

Однако, в практических условиях rзм и Rз всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправному фазному проводу трехфазной сети с заземленной нейтралью всегда меньше линейного, но больше фазного.

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.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Исследование трёхпроводной сети с изолированной нейтралью

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

Измеряемые параметры

Сопротивление изоляции фаз, кОм

RA =

RB =

RC =

Номер экспериментов

1

2

3

Среднее значение

1

2

3

Среднее значение

1

2

3

Среднее значение

Нормальный режим работы

Ih, А

Uh, В

Аварийный режим работы

Ih, А

Uh, В

Исследование четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью

Таблица 2. Величина тока Ih и напряжения прикосновения Uh при прикосновении к проводу в трехфазной четырехпроводной сети.

Измеряемые параметры

Сопротивление изоляции фаз, кОм

RA =

RB =

RC =

Номер экспериментов

1

2

3

Среднее значение

1

2

3

Среднее значение

1

2

3

Среднее значение

Нормальный режим работы

Ih, А

Uh, В

Аварийный режим работы

Ih, А

Uh, В

Расчёт параметров, определяющих степень опасности сетей при прикосновении к фазному проводу

Для трёзфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью:

- при нормальном режиме работы

Uh = IhRh

- при аварийном режиме работы

Uh = IhRh

Для трёзфазной четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью:

- при нормальном режиме работы

Uh = IhRh

- при аварийном режиме работы

Uh = IhRh

Соседние файлы в папке лабораторная работа