Eremina.Osnovi electrobezopasnosti

11

Таблица 1.1

Обозначение

Наименование

Тип

Параметры

(предельные)

G1

Трехфазный источник питания

201.2

400 В ~; 16 А

А1

Блок линейных дросселей

337

6 x 1,0 Гн; 0,5 А

А2

Трехфазный трансформатор

302

250 В·А, 380/380 В,

Y-0/Y-0

A3

Модель участка электрической

303

380 В ~; 3 x 0.5 А

сети

А4

Модель человека

309

380 В ~;3 х 0.5А

А5

Модель замыкания на землю

310

380 В ~; 3 x 0.5 А

508.2

3 мультиметра 0...1000B

Р1

Блок мультиметров

~;

О...1ОА ~;

0...20 Мом.

Таблица 1.2

Rн,

1

2

5

10

100

500

∞

мОм

Ih,

мА

-

при разных значениях С ( когда R постоянно)

RА = RВ =RС = ∞; СА = СВ = СС = Сн.

Результаты измерений занесите в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Сн,

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

мкФ

Ih,

мА

-

при разных значениях Rобуви (когда R и С постоянны)

RА = RВ =RС = 2;

СА = СВ = СС = 0,2.

12

Результаты измерений занесите в табл. 1.4.

				Таблица 1.4
Rобуви, кОм	1	10	300	3000
Ih, мА

2.2.Смоделируйте электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью. Для этого соедините перемычкой гнездо нейтральной точки трансформатора и гнездо сопротивления заземлителя Ro в блоке трехфазного трансформатора А2. Снимите аналогичные ранее снятым для электрической сети с изолированной нейтралью зависимости тока через тело человека для электрической сети с гухозаземленной нейтралью.

2.3.Постройте и сопоставьте снятые зависимости и сделайте вывод о влиянии режима нейтрали электрической сети и влиянии параметров электрической сети на условия электробезопасности.

3.Для электрической сети с изолированной нейтралью измерить

значение тока Ih, проходящего через человека при прикосновении к проводу сети в период аварийной работы.

3.1.Снимите аналогичные ранее снятым для электрической сети

впериод нормальной работы зависимости тока через тело человека для электрической сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

3.2.Сопоставьте снятые зависимости и сделайте вывод: о влиянии режима нейтрали электрической сети в аварийном режиме; о влиянии параметров электрической сети на условия электробезопасности в аварийном режиме.

4.Сделайте вывод о влиянии режима работы электрической сети на условия электробезопасности.

5.Варьируя параметры Rзам, снимите с помощью амперметра и вольтметров зависимости тока через тело человека Ih = f (Rзам) и зависимости напряжения прикосновения Uпр= f (Rзам). Результаты измерений занесите в табл. 1.5.

Постройте и сопоставьте снятые зависимости. Сделайте вывод.

6.Смоделируйте электрическую сеть с изолированной нейтралью. Для этого уберите перемычку, соединяющую гнездо нейтральной точки трансформатора и гнездо сопротивления заземлителя Ro в блоке

трехфазного трансформатора А2. Варьируя параметры Rзам , снимите зависимости напряжения фаз электрической сети относительно земли

UА = f (Rзам), UВ = f (Rзам), UС = f (Rзам). Результаты измерений занесите в табл. 1.6. Постройте и сопоставьте снятые зависимости. Сделайте

вывод.

13

Таблица 1.5

Режим			Rзам,	2	5		10		50			100		200		500	1
ней-																	1000
трали			Ом
Изолированная			Ih,
			В
			мА
			Uпр,
Глухозаземлённая			Ih,
			В
			мА
			Uпр,
7.			По	завершении эксперимента отключите источник G1 и пита-
ние блока мультиметров PL.
																Таблица 1.6
Rзам,		2		5		10		50		100			200			500		1000
Ом
UА,
В
UВ,
В
UС,
В

14

Рис. 1.6. Электрическая схема соединений

15

Контрольные вопросы

1.От чего зависит ток, протекающий через человека в нормальном режиме в сети с изолированной нейтралью и в сети с заземленной нейтралью?

2.Какая из исследуемых сетей безопаснее? При каких услови-

ях?

3.В каких случаях рекомендуется применять ту или другую из исследуемых сетей?

4.Какова роль обеспечения безопасности прикосновения к фазному проводу исследуемых сетей при нормальном и аварийном режимах:

а) сопротивления изоляции проводов; б) емкости проводов относительно земли.

5.От каких факторов зависит Unp?

6.Какие факторы влияют на сопротивление человека?

7.Чему равен ток в сети с изолированной нейтралью при однофазном прикосновении человека к сети, работающей в нормальном режиме в случае:

а) равенства активных сопротивлений и емкостей проводов между собой;

б) равенства активных сопротивлений и отсутствия емкостей; в) равенства емкостей проводов и малых активных сопротив-

лений.

8.Почему напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в период аварийного режима к исправленной фазе трех-

фазной сети с изолированной нейтралью, всегда чуть меньше Uл , но больше фазного напряжения?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ЯВЛЕНИЯ ПРИ СТЕКАНИИ ТОКА В ЗЕМЛЮ ЧЕРЕЗ ЗАЩИТНЫЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЬ

Цель лабораторной работы

Проанализировать зависимость напряжения шага и напряжения прикосновения от типа заземлителя, удельного сопротивления грунта,

16

в котором он заложен, и расстояния от заземлителя до места установки защищаемого электрооборудования.

Подготовка к работе

1.Повторить теоретический материал: распределение потенциала на поверхности земли, напряжение прикосновения, напряжение шага, электрическое сопротивление земли.

2.Подготовить в рабочей тетради таблицы для занесения результатов опыта и координатную сетку для построения графиков.

Общие положения

Стекание тока в землю происходит только через проводник, находящийся с нею в непосредственном контакте. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным.

В последнем случае проводник или группа соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей, называется заземлителем. Одиночный проводник, находящийся в контакте с землей,

называется также одиночным заземлителем, или заземляющим элек-

тродом, или просто электродом, а заземлитель, состоящий из нескольких параллельно соединенных электродов, называется также группо-

вым или сложным заземлителем.

Причинами стекания тока в землю являются замыкание токоведущей части на заземленный корпус электрического оборудования, падение провода на землю, использование земли в качестве провода и т. д. Во всех этих случаях происходит резкое снижение потенциала

(т.е. напряжения относительно земли) ϕ3 в заземлившейся токоведущей части до значения, равного произведению тока, стекающего в землю Ι3 , А, на сопротивление, которое этот ток встречает на своем

пути, т. е. сопротивление заземлителя растеканию тока R3 ,Ом:

ϕ3 = Ι3 R3 .

Это явление, весьма благоприятное по условиям безопасности, используют как меру защиты от поражения током при случайном появлении напряжения на металлических нетоковедущих частях, которые с этой целью заземляют. Однако наряду с понижением потенциала заземлившейся токоведущей части при стекании тока в землю возни-

17

кают и отрицательные явления, а именно появление потенциалов на

заземлителе и находящихся в контакте с ним металлических частях, а также на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю. Возникающие при этом разности потенциалов отдельных точек цепи тока, в том числе точек на поверхности земли, могут достигать больших значений и представлять опасность для человека.

Значение потенциалов, их разностей и характер изменений, а следовательно, и обусловленная ими опасность поражения человека током, зависит от многих факторов: значения тока, стекающего в землю; конфигурации, размеров, числа и взаимного расположения электродов, составляющих групповой заземлитель; удельного сопротивления грунта и др. Воздействуя на некоторые из этих факторов, можно снизить разности потенциалов, действующие на человека, до безопасных значений.

Напряжение шага – напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

Зона растекания тока – зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю (Iз), удельным сопротивлением грунта (ρ) и местом нахождения человека в зоне растекания тока, равен нулю.

Зона растекания – зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека.

Пусть мы имеем оборудование. Например электродвигатели, корпуса которых заземлены с помощью одиночного заземлителя (электрода) (рис. 2.1). При замыкании на корпус одного из этих двигателей на заземлителе и всех присоединенных к нему металлических

частях, в том числе на корпусах двигателей, появиться потенциал ϕ3 .

Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящий от формы и размеров заземлителя (электрода).

Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземленного корпуса двигателя и стоящего на земле (см. случай 1 на рис. 2.1), определяется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше

от заземлителя находится человек, тем больше Uïð и наоборот.

18

Так, при наибольшем расстоянии, т.е. при х = ∞, а практически при х ≥ 20 м (случай 2 на рис. 2.1) напряжение прикосновения имеет

наибольшее значение: Uïð =ϕ3 ; при этом коэффициент прикосно-

вения α1 =1. Это наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т. е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 3 на рис. 2.1), Uïð =0 и α1 = 0 .

Это безопасный случай: человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя ϕ3 .

При других значениях х в пределах от 0 до 20 м (случай 1) Uïð

плавно возрастает от 0 до ϕ3 , а а1 - от 0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений интерес представляют максимальные значения напряжений прикосновения.

Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе.

При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 3 на рис. 2.1), Uïð = 0 и α1 = 0 .

Это безопасный случай: человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя ϕ3 .

При других значениях х в пределах от 0 до 20 м (случай 1) Uïð плав-

но возрастает от 0 до ϕ3 , а а1 - от 0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений интерес представляют максимальные значения напряжений прикосновения.

Условием попадания человека под напряжение является: наличие двух точек прикосновения, наличие замкнутой цепи. Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус не имеет при этом контакта с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе.

При соединении токоведущих частей с заземлителем происходит снижение потенциала заземлившейся части, появление потенциала на заземлителе и на находящихся в контакте с ним других токоведущих частях. За счет разности потенциалов начинает протекать ток

(рис. 2.1).

19

.

Рис. 2.1. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе: 1 - потенциальная кривая; 2 – кривая, характеризующая изменение;

Uïð - при изменении расстояния х

Причины поражения электрическим токо м (напряжение прикосновения и шаговое напряжение):

1.Прикосновение к токоведу щим частям, находящимся под напряжением.

2.Прикосновение к отключенным частям, на которых напряжение может иметь место:

-в случае остаточного заряда;

-в случае ошибочного включения электроустановки или несогласованных действий обслуживающего пер сонала;

-в случае разряда молнии в электроустановку или вблизи.

3.Прикосновение к металлическим нетоковедущим частям или связанного с ними электрооборудования (корпуса, кожухи, огражде-

20

ния) после перехода на них напряжения с токоведущих частей (возникновение аварийной ситуации — пробоя на корпус).

4.Поражение напряжением шага при пребывании человека в зоне растекания электрического тока, в случае замыкания на землю.

5.Поражение через электрическую дугу при напряжении электроустановки выше 1 кВ, при приближении на недопустимо малое расстояние.

Порядок выполнения работы

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

2.Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.

3.Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 2.2). Включите источник G1 и питание блока мультиметров Р1.

4.При заданных сопротивлениях грунта р, модели заземлителя А6, снимите с помощью вольтметра блока Р1 зависимости от расстояния х:

а) потенциала основания электрооборудования ϕосн = f (x) (вольтметр включать между гнездом « » и гнездами, соответствующими расстоянию х).

Перечень аппаратуры приведен в табл. 2.1.

					Таблица 2.1
					Параметры
Обозн.	Наименование	Тип
					(предельные)
G1	Трехфазный источник питания	201.2			400 В ~; 16 А
А1	Блок линейных дросселей	337			6 x 1,0 Гн; 0,5 А
А2	Трехфазный трансформатор	302			250 В-А, 380/380 В,
					Y-0/Y-0
	Модель заземлителя с полусфери-	325			380 В ~; 3 x 0.5 А
	ческим электродом. Модель зазем-
А6	лителя с вертикальным трубчатым	326
	электродом. Модель заземлителя с
	протяженным трубчатым электро-	327
	дом на поверхности