Лабораторные работы по БЖД 2б

На лицевой панели УЗО расположены кнопки «ПУСК» (при нажатии этой кнопки трехфазный потребитель подключается к сети и загорается красный индикатор на лицевой панели УЗО), СТОП (отключение трехфазного потребителя от сети); КОНТРОЛЬ (оперативный контроль УЗО).

Переключатель S11 (поз. 24) предназначен для моделирования режима зануления потребителя, переключатель S13 (поз. 25) – для моделирования режима заземления потребителя (корпус 2).

Активные сопротивления изоляции ( RAi , RBi , RСi ) и емкости ( СAi , СВi , ССi ) фазных проводов относительно земли в зоне защиты

УЗО моделируются комплексными сопротивлениями ZА, Zв, Zс (поз. 4). С помощью переключателя S2 (поз. 7) эти сопротивления могут принимать одно из двух значений Z1 или Z2, при этом большое сопротивление соответствуют «хорошей», а малое – «плохой» изоляции фазных проводов относительно земли.

В правой части лицевой панели стенда размещены индикаторы цифровых приборов: миллиамперметра, амперметра и вольтметра.

Миллиамперметр предназначен для измерения тока в цепи (А1) с телом человека и уставки УЗО. Он имеет четыре предела измерения.

Амперметр предназначен для измерения тока в различных цепях (А2, АЗ, А4) трехфазного потребителя (корпус 2). Он также имеет четыре предела измерения.

Вольтметр измеряет напряжения в различных точках схемы относительно земли; подключение вольтметра к точкам (гнѐздам Х2-Х7) осуществляется с помощью гибкого проводника с однополюсной вилкой (второй вход вольтметра постоянно соединен с «зем-

лѐй» XI).

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Анализ электробезопасности трехфазных электрических сетей напряжением до 1 кВ

1.1. Анализ опасности поражения человека электрическим током при прямом прикосновении к фазному проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ при нормальном режиме работы сети.

1.1.1. Изолировать нейтраль – перевести переключатель S1 в нижнее положение; отключить рабочую нейтраль N и защитный РЕN-провод; перевести переключатель S6 в нижнее положение.

111

1.1.2.Установить переключатель S2, задающий значения сопротивлений изоляции фазных проводов относительно земли, в верхнее положение Z1.

1.1.3.Установить минимальное значение сопротивления (1 кОм)

вцепи с телом человека Rh (ручка регулятора резистора Rh должна находиться в крайнем левом положении).

1.1.4.Установить переключатель S3 в верхнее положение В для имитации прикосновения человека к фазному проводу В.

1.1.5.Включить стенд переключателем СЕТЬ (положение – I).

1.1.6.Измерить ток Ihв в цепи с телом человека с помощью миллиамперметра, выбрав необходимый предел измерения. (Протекание тока через тело человека отображается светящимся индикатором на изображении человека).

1.1.7.Повторить измерения тока в цепи с телом человека Ihв для другого положения переключателя S2 (положение Z2).

Примечание. При переключениях режимов показания миллиамперметра устанавливаются не сразу, поэтому необходимо дождаться установления показаний и после этого записать значения.

1.1.8. Повторить измерения тока в цепи с телом человека Ihв для другого положения ручки регулятора резистора Rh (например, при крайнем правом положении ручки, когда Rh = 100 кОм) и двух положений переключателя S2.

1.2. 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.

1.2.1.Заземлить нейтраль – перевести переключатель S1 в верхнее положение.

1.2.2.Измерить значения тока в цепи с телом человека Ihв для разных положений переключателя S2 и ручки регулятора резистора

Rh.

1.2.3. Выключить стенд (положение переключателя СЕТЬ – 0).

1.3. Составить отчет

Требования к содержанию отчета. Обработать результаты измерений, представив их в виде табл. 4.1. Отчет должен содержать схемы сети, иллюстрирующие измерения.

Сделать выводы по работе.

112

Таблица 4.1

Результаты измерений

№ 1	Z1		Z2
JПВ
RП		1 кОм
№ 2	Z1		Z2
JПВ
RП		100 кОм
№ 3	Z1		Z2
JПВ
RП		1 кОм
№ 4	Z1		Z2
JПВ
RП		50 кОм
№ 5	Z1		Z2
JПВ
RП		100 кОм

2. Оценка работоспособности устройства защитного отключения

2.1. Определение уставки срабатывания УЗО.

2.1.1.Установить переключатели стенда в положения согласно

п. 1.1.

2.1.2.Установить ручку регулятора резистора Rh в крайнее правое положение (100 кОм).

2.1.3.Включить стенд (переключатель СЕТЬ в положении I).

2.1.4.Измерить значение длительно допустимого тока через тело

человека.

Для этого необходимо плавно вращать влево ручку резистора Rh, увеличивая ток Ih, проходящий через цепь с телом человека. Определить значение тока Ih, соответствующее моменту включения индикатора, расположенного на изображении человека.

Примечание. Для более точного определения тока рекомендуется плавно вращать ручку резистора вправо и влево вблизи точки включения индикатора и выбрать из нескольких измеренных значений тока минимальное.

Ток Ih, проходящий через тело человека, измеряется с помощью миллиамперметра на пределе измерения 20 мА.

113

2.1.5.Установить переключатель S3 в нижнее положение (УЗО).

2.1.6.Нажать кнопку S5, имитируя замыкание фазного провода

Вна корпус 1 потребителя электроэнергии.

2.1.7.Установить ручку регулятора резистора Rh в крайнее правое положение (100 кОм).

2.1.8. Нажать кнопку S4, имитируя прикосновение человека к фазному проводу в зоне защиты УЗО (прикосновение к корпусу 1, находящемуся под фазным напряжением);

2.1.9. Включить УЗО нажатием кнопки ПУСК; при этом загорается нижний индикатор на лицевой панели УЗО. Плавным вращением ручки резистора Rh влево увеличивать значение дифференциального тока, являющегося входным сигналом для заданного типа УЗО. Значение дифференциального тока, при котором произойдет срабатывание УЗО, будет соответствовать току уставки. При срабатывании УЗО нижний индикатор на его лицевой панели погаснет.

Одновременно гаснет индикатор на изображении человека, что свидетельствует об отсутствии тока через тело человека. Значение тока уставки измеряется на пределе миллиамперметра 200 мА.

2.2. Оценка эффективности защитного отключения при заданных параметрах УЗО и сети.

2.2.1. Рассчитать зависимость дифференциального тока – входного сигнала УЗО I∑ = f(Ih) при различных соотношениях проводимостей фазных проводов относительно земли в зоне защиты УЗО (в соответствии с заданием преподавателя).

При использовании УЗО, реагирующего на дифференциальный ток в сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ, входной сигнал УЗО может быть представлен в виде

I∑ = Ih +∆I,

где Ih − ток, протекающий в цепи с телом человека при прямом прикосновении к фазному проводу с напряжением Uф в нормальном режиме работы сети; ∆I − погрешность (помеха), обусловленная неравенством проводимостей фазных проводов относительно земли.

Здесь

Ih = Uф/Rh + Rо ≈ Uф∙Gh;

∆I = U(YAi + a2 YВi + aYСi ); Gh = 1/Rh;

YAi = 1/ RAi + jω СAi ; YВi =1/ RВi + jω СВi ; YCi = 1/ RСi + jω ССi .

114

2.2.2. Используя полученные зависимости I∑ = Ih + ∆I и данные измерений, оценить защитные свойства заданного УЗО и исследуемой сети.

2.3. Составить отчет.

Требования к содержанию отчета: Обработать результаты измерений и расчетов, представив их в виде табл. 4.2–4.6. Представить схему подключения УЗО к сети. Сделать выводы по работе.

Таблица 4.2

Результаты измерений

№	I∑	Ih	I
п/п
1
2
3
4

Таблица 4.3

Емкость проводов относительно земли, мкФ

Емкость,				Вариант
мкф	1	2	3	4	5	6	7	8
САi	0,2	0,5	0,5	1,0	2,5	0,5	1,0	1,0
СBi	0,5	0,5	0,5	1,0	2,5	0,5	1,0	1,0
СCi	0,2	0,2	1.0	0.5	1,0	0,2	0,5	2,5
СPEN	0,2	0,2	0.5	0.5	1,0	0,2	0,5	1,0

Таблица 4.4

Активные сопротивления изоляции относительно земли, кОм

Сопро-				Вариант
тивление	1	2	3	4	5	6	7	8
RАi	100	25	100	100	100	25	100	100
RBi	100	100	25	100	100	100	25	100
RCi	25	100	100	100	25	100	100	25
RPEN	100	100	100	25	100	100	100	25

Таблица 4.5

Cопротивление замыкания фазы на землю Rзм, Ом

Rзм, Ом				Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8
	100	100	100	100	10	10	1000	100
Фаза	А	В	С	А	С	В	А	В

115

									Таблица 4.6
		Cопротивление цепи тела человека Rh, кОм
					Вариант
Rh, кОм	1		2	3	4	5	6	7		8
	1		1	1	1	5	5	5		5

3. Оценка эффективности действия защитного заземления

Режим нейтрали сети изменяется переключателем S1 (см. рис. 4.21, поз. 6), причем верхнее положение соответствует режиму заземленной нейтрали, а нижнее – режиму изолированной нейтрали. Нейтральная точка заземляется через сопротивление Rо = 4 Ом. С помощью переключателя S6 (поз. 19) подключается нулевой рабочий проводник (N-проводник). Переключатель S7 (поз. 20) предназначен для подключения нулевого защитного проводника (РЕN-проводника). Верхнее положение переключателей соответствует пятипроводной сети, нижнее положение – трехпроводной сети.

Электропотребитель на мнемосхеме подключен к трехфазной сети через автоматический выключатель S8 (поз. 14). Положение I соответствует включению автомата.

Лабораторный стенд позволяет моделировать два способа защиты: защитное заземление и зануление. Подключение (электропотребителя) к защитному РЕN-проводнику осуществляется переключателем S11 (поз. 24), а к земле – переключателем S12 (поз. 21). Сопротивления фазных проводов от нейтральной точки до (электропотребителя) имеют постоянное значение Rф = 0,1 Ом, распределенное равномерно по длине провода. Сопротивление повторного заземления РЕN-проводника (Rп) может изменяться с помощью трехпозиционного переключателя S14 (4; 10 и 100 Ом) (поз. 13). Обрыв повторного заземления РЕN- проводника имитируется с помощью переключателя S13 (поз. 25), нижнее положение которого соответствует обрыву цепи повторного заземления.

Сопротивление заземления Rз (электропотребителя) устанавливается с помощью трехпозиционного переключателя S9 (4; 10 и 100 Ом) (поз. 12).

Замыкание фазного провода В на (электропотребитель) осуществляется кнопкой S10 (поз. 22).

Вольтметр подключается к различным точкам схемы через гнезда Х2–Х7 установленные на лицевой панели стенда с помощью гибкого проводника, снабженного однополюсной вилкой.

116

Включение амперметра в нужную цепь осуществляется с помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем подключении загорается лампочка, указывающая на место подключения прибора. В положении А2 измеряется ток короткого замыкания, в положении АЗ – ток, протекающий в цепи заземлителя (электроптребителя), в положении А4 – ток замыкания на землю через повторное заземление РЕN-проводника.

Установка позволяет запоминать и длительно сохранять режим, соответствующий периоду замыкания фазного провода на (электропотребитель). Для возврата схемы в исходное состояние после того, как измерены все необходимые параметры, следует нажать кнопку СБРОС (поз. 23). При этом сбрасываются показания всех измерительных приборов. Кнопку СБРОС (поз. 23) рекомендуется нажимать и перед проведением новых экспериментов.

3.1.Оценка эффективности действия защитного заземления

всети с заземленной нейтралью.

3.1.1.Заземлить нейтраль источника питания (переключатель S1

вверхнем положении).

3.1.2.Подключить N и РЕN-проводники к источнику питания (S6 и S7 в верхнем положении).

3.1.3.Заземлить (электропотребитель) (переключатель S12 в верхнем положении).

3.1.4.Убедиться, что переключатели S11, S13 находятся в нижнем положении.

3.1.5.Включить стенд (положение переключателя СЕТЬ – I).

3.1.6.Включить автомат S8 (положение I).

3.1.7.Установить переключатель амперметра в положение АЗ.

3.1.8.Кнопкой S10 замкнуть фазный провод В на электропотреби-

тель.

3.1.9.Вольтметром с помощью гибкого проводника измерить следующие напряжения:

– напряжение на электропотребителе относительно земли (гнездо

Х4);

– напряжение прикосновения при различных расстояниях до за-

землителя (гнезда Х5, Х6, Х7).

Примечание. Гнездо Х5 соответствует точке заземления, Х6 – расстоянию 7 м от зеземлителя, Х7 – расстоянию 20 м.

При измерениях с помощью цифровых приборов могут наблюдаться изменения значения последних цифр - в протокол следует заносить среднее значение, состоящее из 5 измерений.

117

3.1.10. Измерить ток замыкания на землю.

Примечание. При переходе с одного предела измерения амперметра на другой необходимо дождаться установившегося показания прибора. Это время может составлять до 1 мин.

3.1.11. Повторить измерения для других положений переключа-

теля Rз.

3.1.12. Выключить стенд.

3.2. Составить отчет.

Требования к содержанию отчета. Обработать результаты измерений, представив их в виде табл. 4.7. Отчет должен содержать принципиальные схемы исследуемых режимов, краткие выводы по каждому из разделов измерений.

							Таблица 4.7
			Результаты измерений
	№	Сопротивление		Напряжение, В			Ток замыка-
		заземления Rз,	На корпусе	Прикосновения			ния на зем-
	п/п	Ом	U×4				лю Iз, А
				U×5	U×6	Y×7
	1	4
	2	10
	3	100
	4

4.Оценка эффективности действия зануления

4.1.Определение тока короткого замыкания при замыкании фазного провода на корпус.

4.1.1.Заземлить нейтраль источника тока (перевести S1 в верхнее положение).

4.1.2.Подключить N и РЕN-проводники к источнику питания (переключатели S6, и S7 в верхнем положении).

4.1.3.Убедиться, что переключатели S12, S13 находятся в нижнем положении.

4.1.4.Подключить электропотребитель к РЕN-проводнику (пе-

реключатель S11 в верхнем положении).

4.1.5.Установить переключатель амперметра в положение А2.

4.1.6.Включить стенд (положение переключателя СЕТЬ – I).

4.1.7.Нажать кнопку СБРОС (поз. 23) для сброса прежних показаний измерительных приборов.

118

4.1.8. Подключить корпус 2 к сети (положение автомата S8-I). 4.1.9. Замкнуть фазный провод В на электропотребитель кноп-

кой S10.

4.1.10.Снять показания амперметра А2.

4.1.11.Отключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

4.2. Определение распределения потенциалов в схеме зануления

без повторного заземления РЕN-проводника и при наличии повторного заземления.

4.2.1. Установить режимы переключателей в соответствии

сп. 4.1.

4.2.2.Включить стенд (положение переключателя СЕТЬ – I).

4.2.3.Подключить электропотребитель к сети (положение авто-

мата S8 – I).

4.2.4.Замкнуть фазный провод В на электропотребитель кнопкой S10 (переключатель S13 в нижнем положении 0).

4.2.5.Вольтметром с помощью гибкого проводника измерить следующие напряжения:

– напряжение на РЕN-проводнике относительно земли (гнездо ХЗ);

– напряжение на корпусе относительно земли (гнездо Х4).

4.2.6.Выключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

4.2.7.Подключить повторное заземление РЕN-проводника (переключатель S13 в верхнем положении I).

4.2.8.Установить значения Rп = 4 Ом.

4.2.9.Включить стенд (переключатель СЕТЬ в положении I).

4.2.10.Нажать кнопку СБРОС (поз. 23) для сброса прежних показаний измерительных приборов.

4.2.11.В соответствии с п.п. 4.2.4 и 4.2.5 измерить напряжение на электропотребителе (гнездо Х4), РЕN-проводнике относительно земли (гнездо ХЗ), а также ток короткого замыкания с помощью амперметра в положении А2.

4.2.12.Установив переключатель амперметра в положение А4, измерить ток замыкания на землю, выбрав при этом соответствующий предел измерения.

4.2.13.Отключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

4.2.14.Устанавливая последовательно значения Rп = 10; 100 Ом, произвести аналогичные измерения токов и напряжений.

4.2.15.Выключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

119

4.3.Оценка эффективности повторного заземления при обрыве РЕN-проводника.

4.3.1.Отключить повторное заземление Rп от РЕN-проводника (переключатель S13 в нижнем положении 0).

4.3.2.Произвести «обрыв» РЕN-проводника между электропотребителями, для чего перевести переключатель S7 в нижнее положение 0.

4.3.3.Включить стенд (переключатель СЕТЬ в положении I).

4.3.4.Включить автомат защиты (S8 в положении I).

4.3.5.Произвести замыкание фазного провода В на электропотребитель кнопкой S10.

4.3.6.Вольтметром с помощью гибкого проводника измерить напряжения на РЕN-проводнике (гнездо ХЗ) и корпусе (гнездо Х4).

4.3.7.Установив переключатель амперметра в положение А2, измерить ток замыкания (предварительно нажав кнопку Сброс).

4.3.8.Выключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

4.3.9.Подключить повторное заземление к РЕN-проводнику (переключатель S13 в верхнем положении).

4.3.10.Установить значение Rп = 4 Ом.

4.3.11.Включить стенд (переключатель СЕТЬ в положении I).

4.3.12.В соответствии с п. 4.3.6 измерить напряжения на корпусе, на РЕN-проводнике относительно земли (гнездо ХЗ), а также ток замыкания на землю.

4.3.13.Установить значения Rп = 10; 100 Ом, соответственно произвести измерения напряжений и тока.

4.3.14.Выключить стенд (переключатель СЕТЬ в положении 0).

4.4.Составить отчет.

Требования к содержанию отчета. Обработать результаты измерений, представив их в виде табл. 4.8–4.10. Отчет должен содержать принципиальные схемы исследуемых режимов, результаты измерений напряжения на РЕN-проводнике относительно земли при отсутствии и наличии повторного заземления, а также при обрыве РЕN-

проводника и замыкании на электропотребитель. Сделать выводы по каждому из разделов измерений.

Таблица 4.8

Результаты определения тока короткого замыкания при замыкании фазного провода на корпус

№ п/п	Iз, А

120