Оценка опасности трехфазных электрических сетей напряжением до 1000В и эффективности защитных мер

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального

образования

«Пермский государственный  технический университет»

Кафедра безопасности жизнедеятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная  работа

Тема: «Оценка опасности  трехфазных электрических сетей напряжением до 1000В и эффективности защитных мер».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили: студенты гр.

                     

Проверил: преподаватель 

Костров А.Е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 г.

Цель  работы  - оценить опасность поражения электрическим током в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 В.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

Работа выполняется  на стенде, принципиальная электрическая  схема которого показана на рис. 6. Обозначения элементов схемы, а также сопротивления человека и замыкания фазы на землю соответствуют обозначениям на лицевой панели стенда.

Рис. 6. Принципиальная схема  стенда

 

Стенд позволяет моделировать обе исследуемые трехфазные сети до 1000 В с изолированной и заземленной нейтралями. Причем существующие в реальных сетях распределенные сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли заменены в схеме стенда сосредоточенными сопротивлениями (R_A, R_В, R_С, R_n) и емкостями (С_А, С_В, С_С, С_n) с помощью регулируемых резисторов и конденсаторов. Изменяя значение этих сопротивлений  (R = 1–48 кОм)  и емкостей  (С = 0,06–2,0  мкФ), можно имитировать на стенде каждую из исследуемых сетей с нужными параметрами. При установке заданных значений сопротивлений изоляции проводов и емкостей фаз относительно земли следует учитывать пену деления диапазонов переключения и обратить внимание на то, что нулевым положениям переключателей соответствуют начальные значения сопротивлений и емкостей. Сопротивление цепи человека (R_h), а также сопротивления заземления нейтрали (R_з) и замыкания    фазы на землю (R_зм) создаются с помощью регулируемых резисторов. В связи с высокой зависимостью показаний миллиамперметра от значений R_h величину сопротивления цепи человека  R_h следует  ограничивать и задавать в узком   диапазоне R_h = 1–5 кОм, что соответствует положениям переключателя R_h 0,1–1,5.

Подключение стенда к  сети питания осуществляется последовательным включением четырехштырьковой вилки  в розетку, нажатием черной кнопки автоматического выключателя, расположенного на стене рядом со стендом, и включением в верхнее положение выключателя В1 «Сеть» на стенде.

 

Оценка опасности  прикосновения к фазе сети

 

Таблица 1

Вариант задания для определения значения тока I_h, проходящего через человека, при прикосновении к фазному проводу сети

Номер варианта	Сопротивление изоляции проводов, кОм				Емкость провода относительно земли, мкФ (СА=СВ=СС=СN=С)	Сопротивление цепи человека R, кОм	Номер фазы, замкнутой на землю	Номер фазы, к которой прикасается человек
	RA	RB	RC	RN
3	38,6	43,3	38,6	33,9	1,61	1,0	С	А

 

 

Таблица 2

Значение тока I_h, mА, проходящего через человека при прикосновении к проводу сети в период нормальной и аварийной работы

Сеть трехфазная, U=… B	Режим работы	Значение тока Ih=1.75 mА, проходящего через человека при сопротивлениях изоляции проводов R, кОм
		RA	RВ	RС	RN
3-проводная с изолированной  нейтралью	нормальный	1.75	4.65	3.9	0
	аварийный	5	6.3	4.4	0
4-проводная с заземленной нейтралью	нормальный	0	1.5	6	0
	аварийный	0	15	0	0

 

Таблица 3

Значения фазных (U_ф-^) и линейных (U_ф-ф) напряжений при прикосновении человека к проводу фазы А в период нормальной и аварийной работы (на землю замкнута фаза С)

Сеть  трехфазная	Режим работы	Фазные и линейные напряжения, В
		UA-^	UB-^	UC-^	UN-^	UA-B	UA-C	UB-C
3-проводная с изолированной  нейтралью	нормальный	50	88	160	0	132	138	230
	аварийный	49	88	155	0	130	135	230
4-проводная с заземленной нейтралью	нормальный	50	130	110	0	139	135	230
	аварийный	125	150	90	0	130	135	225

 

 

Исследование зависимости величины тока через человека при прикосновении к фазе от параметров сети

Таблица 4

Вариант задания для определения зависимости величины тока,

проходящего через человека, от значений сопротивления

изоляции проводов

№ варианта	Сопротивление цепи человека Rh, кОм	Емкость провода относительно земли, мкФ (СА=СВ=СС=СN=С)
3	4,5	1,81

Сопротивления изоляции фазных и нулевого проводов принимаются  равными между собой (R_a=R_b=r_c=R_n=R). Измерения величин тока, проходящего через человека, следует выполнять при значениях сопротивления изоляции проводов R= 1,0; 5,7; 15,1; 24,5; 33,9; 38,6; 48,0 кОм

Таблица 5

Вариант задания для определения зависимости величины тока,

проходящего через человека, от значений емкости сети относительно

земли

№ варианта	Сопротивление цепи человека Rh, кОм	Сопротивление изоляции провода, кОм (RА=RВ=RС=RN=R)
3	4,5	33,9

 

Емкости фазных и нулевого проводов относительно земли принимаются равными между собой (С_А=С_В=С_С=С_N=С). Измерения величин тока, проходящего через человека в случае прикосновения к фазному проводу, следует выполнять при значениях емкости проводов относительно земли С= 0,06; 0,25; 0,64; 1,03; 1,42; 1,81; 2,0 мкФ

 

 

Таблица 6

Емкость фазного провода  относительно земли С = …..мкФ
Сопротивление изоляции R, кОм	Ток, проходящий через человека в  трехпроводной сети, Ih-3, мА	Ток, проходящий через человека в  четырехпроводной сети, Ih-4, мА
1,0	1.6	1.72
5,7	1.4	1.7
15,1	1.2	1.69
24,5	1.2	1.67
33,9	1.2	1.6
38,6	1.4	1.55
48,0	1.4	1.5

Значение тока, проходящего через человека, прикоснувшегося фазе трехфазной сети - трехпроводной с изолированной ейтралью (I_h-3) и етырехпроводной с заземленной нейтралью (I_h-4), зависимости от сопротивления изоляции фазного провода.

Таблица 7

Значение тока, проходящего  через человека, прикоснувшегося

к фазе трехфазной сети - трехпроводной с изолированной

нейтралью (I_h-3) и четырехпроводной с заземленной нейтралью (I_h-4),

в зависимости от емкости  фазного провода относительно земли,

Емкость фазы относительно земли С, мкФ	Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА	Ток, проходящий через человека в  четырехпроводной сети, Ih-4, мА
0,06	1.5	1.44
0,25	1.6	1.44
0,64	1.62	1.4
1,03	1.67	1.5
1,42	1.73	1.52
1,81	1.8	1.58
2,0	2.09	1.6

   

 

  Исследование зависимости величины тока через человека от сопротивления цепи человека

 

Таблица 8

Варианты заданий для  определения зависимости величины тока, проходящего через человека, от сопротивления цепи человека

Номер варианта	Сопротивление изоляции провода, кОм (RА=RВ=RС=RN=R)	Емкость фазного провода относительно земли, мкФ (СА=СВ=СС=СN=С)	Номер фазы, к которой прикасается человек
3	19,8	0,84	С

* Сопротивление цепи  человека R_h для всех вариантов принимается равным 1,0; 2,2; 4,5; 5,7; 6,9; 8,1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 9

Значения тока, проходящего  через человека, прикоснувшегося

к фазе А трехфазной сети - трехфазной сети - трехпроводной с

изолированной нейтралью (I_h-3) и четырехпроводной с заземленной нейтралью (I_h-4) при разных значениях сопротивления цепи человека R_h

Сопротивление изоляции RА=RВ=RС=RN=4. кОм Емкость фазы относительно земли СА=СВ=СС=СN=4,2. мкФ
Сопротивление цепи человека Rh, кОм	Ток, проходящий через человека в  трехпроводной сети, Ih-3, мА	Ток, проходящий через человека в  четырехпроводной сети, Ih-4, мА
1,0	2.6	1.5
2,2	2.4	2.5
4,5	2.2	3.9
5,7	2	3.4
6,9	2	3.2
8,1	1.95	3

 

Графическая зависимость силы тока, протекающего через человека при прикосновении к фазе, от сопротивления изоляции I_h-3=f(R)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Графическая зависимость силы тока, протекающего через человека при прикосновении к фазе, от сопротивления изоляции I_h-4=f(R)