2.2. Косвенное прикосновение

Металлические части электрических установок, нормально изолированные от токоведущих частей, при повреждении изоляции (замыкание фазы на корпус) оказываются под напряжением относительно «земли». В этих условиях прикосновение человека к металлическим частям установок (косвенное прикосновение) равноценно прямому прикосновению и исход электротравмы определяется параметрами сети (см. п.2.1 прямое прикосновение).

Для защиты человека при переходе напряжения на проводящие части установки применяют защитное заземление, рис.2.2.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение проводящих частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с заземляющим устройством.

Согласно Правилам устройств электроустановок (ПУЭ) сопротивление заземляющего устройства в электроустановках до 1000 В с изолированной нейтралью не должно превышать значения

,

где I_з ток замыкания на землю

I_зу

Л₁

Л₂

Л₃

Рис. 2.2. Схема косвенного прикосновения человека.

Т.к. сопротивление подключено параллельно R_ч., то ток замыкания I_з можно найти по выражению (1), в котором вместо R_ч фигурирует значение:

;

, (4)

а ток через человека:

. (5)

Если принять величину сопротивления R_ч значительно больше сопротивления заземляющего устройства , то выражение (4) упростится:

. (6)

При С₁=С₂=С₃=0, выражение примет вид:

. (7)

Если R_из = и наличии емкости сети

(8)

В выражениях (4-8) U – В, I –mA, R_из – кОм, C – мкФ, f – кГц.

Величину тока через человека при условии (R_ч>>R_зу) можно найти из выражения:

, (9)

из которого видно, что принцип действия защитного заземления заключается в уменьшении тока, протекающего через тело человека.

2.3. Экспериментальная часть

Исследования проводятся на стенде «Электробезопасность трехфазных сетей», представляющий собой настольную конструкцию с вертикальной передней панелью, на которой изображена мнемосхема системы «Электрическая сеть – человек».

Реально существующие распределенные сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли изображены на мнемосхеме в виде сосредоточенных элементов резисторов и конденсаторов.

На поле мнемосхемы, рядом с изображениями элементов моделируемой сети, размещены коммутационные элементы и регуляторы с соответствующими буквенно-цифровыми обозначениями.

Для измерения напряжения испрользуется цифровой вольтметр. Для измерения токов в цепи человека используется цифровой амперметр.

Лицевая панель стенда представлена на рис.2.3.

Рис. 2.3 Учебный стенд

Стенд включается автоматом ВКЛ/ВЫКЛ – положение переключателя вверх. При этом загораются индикаторы (желтого, зеленого и красного цветов), расположенных рядом с фазными проводами А,В,С.

Значение активных сопротивлений ( R_А , R_В , R_С;) и емкостей (С_a, С_b, С_С) фазных проводов А, В, С относительно земли могут изменяться помощью переключателей S_RAE- S_RBE S_RCE и S_CAE- S_CBE S_CCE в зависимости от вариантов, задаваемых преподавателем.

Переключатель SN предназначен для изменения режима нейтрали исследуемой сети: нижнее положение- изолированная нейтраль; верхнее положение –заземленная нейтраль. Значение сопротивления заземления нейтрали R₀, установленного на стенде -4 Ом.

Моделирование прямого прикосновения человека к токоведущей части (проводу исследуемой сети) осуществляется перемычкой в виде отрезка провода с наконечниками.

Для моделирования косвенного прикосновения следует переключателем Sкз установить соединение провода, которого касается человек с заземляющим устройством, величину которого устанавливают переключателем Sзм.

Переключателем Sкз можно создавать режим замыкания фазы (А, В, С) на землю, при этом сопротивление растеканию току в месте замыкания R_зм может принимать значения 10, 100, 1000 Ом.

Значения сопротивления цепи человека может быть задано переключателем R_H дискретно 1,0; 5,0; 10,0 кОм, а также плавно, в пределах от 0 до 100 кОм.

Порядок выполнения работы

1. Смоделировать сеть с изолированной нейтралью;

2. Установить нормальный режим работы сети для чего перевести переключатель Sкз в положение О.

3. Установить значение сопротивления человека переключателем RH в соответствии с заданием преподавателя.

4. Смоделировать прямое прикосновение человека к фазному проводу с помощью перемычки (в положение указанное преподавателем.

5. Включить стенд – тумблером ВКЛ/ВЫКЛ. Заполнить таблицы 2.2, 2.3, устанавливая значения активных сопротивлений изоляции и емкостей фазных проводов относительно земли в соответствии с заданием преподавателя

Таблица 2.2

R_ч= кОм С=

Ui, В	Rиз
	100	25	10	2,5	1,0
UА, В
UВ, В
UС, В
Iч, мА

Таблица 2.3

R_ч= R_из=

Ui, В	С, мкФ
	0	0,1	0,25	0,5	1,0	2,5
UА, В
UВ, В
UС, В
Iч, мА

6. Для заданных значений R_из и С найти из выражения (1) значения тока через человека. Установить на стенде указанные значения и заполнить табл.2.4.

Таблица 2.4

R_из= кОм, С= мкФ

	UА, В	UВ, В	UС, В	Iч, mА
Рачс.		-	-
Эксп.

7. По данным табл.2.2 и 2.3 построить графики U_i ,I_ч = f(R_из) , U_i ,I_ч =f(С) ,

8. Оценить влияние сопротивления изоляции и емкости сети на условия электробезопасности, сравнивая полученные значения I_ч с допустимыми ( табл. 1.1, 1.2)

9. Для исследования косвенного прикосновения человека перевести переключатель Sкз в положение фазы, которой касается человек.

10. При заданных преподавателем значениях сопротивления изоляции заполнить табл.2.5.

Таблица 2.5

R_из= кОм, С= мкФ

Ui, В	Rзм , Ом
	10	100	1000
UА, В
UВ, В
UС, В
Iч, мА
Iз, мА

11. По выражению (4) рассчитать ток замыкания на землю.

12. Построить по данным табл.2.5 зависимость I_ч ,I_з=f(R_зм)

13. Оценить влияние сопротивления заземляющего устройства на условия электробезопасности, сравнивая полученные значения I_ч с допустимыми (табл. 1.1-1.2) .

Литература

1. Правила устройств электроустановок, Седьмое издание.-Утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.02 №204