ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ...

24
Федеральное агентс тво по образованию Государственное образовательное у чр еждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск 2007

Upload: others

Post on 10-Jul-2020

13 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ

ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ

СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Ульяновск 2007

Page 2: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

1

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

Исследование электроопасности сетей трехфазного тока

Методические указания к лабораторной работе № 3

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Составитель С. Т. Гончар

Ульяновск 2007

Page 3: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

2

УДК 621.3(076) ББК 31.234я7 И 89

Рецензент профессор кафедры «Профессиональное обучение и охрана труда» Ульяновского института повышения квалифика- ции и переподготовки работников образования М. М. Масленников

Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета

университета.

Исследование электроопасности сетей трехфазного тока : методи- И 89 ческие указания к лабораторной работе № 3 по курсу «Безопасность

жизнедеятельности» / сост. С. Т. Гончар. – 2-е изд. – Ульяновск : УлГТУ, 2007. – 23 с.

Приведены расчетные выражения для определения величины электрического тока, протекающего через тело человека, при различных схемах включения человека в электрическую цепь. Применение лабораторной установки позволяет сравнить расчётные значения с измеренными параметрами в электроустановках до 1 кВ.

Методические указания предназначены для студентов энергетического факультета.

Работа подготовлена на кафедре «БЖД и промышленная экология».

УДК 621.3(076) ББК 31.234я7

Учебное издание

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Методические указания

Составитель ГОНЧАР Светлана Тихоновна

Подписано в печать 09.07.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,40.

Тираж 100 экз. Заказ Ульяновский государственный технический университет

432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32. Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, 32.

© С. Т. Гончар , составлен, 1996 © С. Т. Гончар , составление, 2007 © Оформление. УлГТУ, 2007

Page 4: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

3

СОДЕРЖАНИЕ

1. Правила охраны труда при выполнении лабораторной работы .................. 4

2. Цель работы ............................................................................................ 4

3. Содержание работы ................................................................................. 4

4. Общая часть............................................................................................ 5

4.1. Классификация сетей ....................................................................... 5

4.2. Схемы включения человека в сеть..................................................... 6

4.3. Определение напряжения прикосновения

для наиболее общего вида трехфазных сетей ...................................... 7

4.4. Анализ электроопасности трехфазных четырехпроводных сетей

с глухозаземленной нейтралью .......................................................... 9

4.5. Анализ электроопасности трехфазных трехпроводных сетей

с изолированной нейтралью............................................................... 10

4.6. Результаты анализа электроопасности различных сетей ..................... 13

5. Экспериментальная часть ........................................................................ 14

5.1. Описание лабораторной установки ................................................... 14

5.2. Порядок выполнения работы ............................................................ 16

5.3. Отчет о работе ................................................................................. 22

6. Контрольные вопросы ............................................................................. 22

Библиографический список ......................................................................... 23

Page 5: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

4

1. ПРАВИЛА ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.1. Прежде чем начать выполнение работы, каждый студент должен

ознакомиться с инструкцией по охране труда, имеющейся в лаборатории.

1.2. Инструктаж по охране труда проводит преподаватель перед началом

лабораторных работ, после чего студент расписывается в журнале инструктажа.

1.3. Работа выполняется бригадой, состоящей не менее чем из двух

человек.

1.4. Приступать к выполнению лабораторной работы можно после

ознакомления с описанием и с разрешения преподавателя.

1.5. Особые указания.

1.5.1. Необходимо помнить, что питание стенда осуществляется от сети

трехфазного тока напряжением 380 В, опасным для жизни человека.

1.5.2. Электробезопасность при случайном появлении напряжения на

корпусе лабораторного стенда обеспечивается занулением установки.

1.5.3. Подача напряжения осуществляется включением тумблера «Сеть»,

при этом должны загореться лампочки сигнализации наличия напряжения.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы – оценка потенциальной опасности поражения электри-

ческим током в трехфазных сетях напряжением до 1 кВ при нормальном и

аварийном режимах работы.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 3.1. Изучить по общей части методических указаний или [3, глава 4]

условия электробезопасности сетей трехфазного тока в зависимости от режима

нейтрали сети, сопротивлений изоляции и емкости фаз относительно земли, а

также от сопротивления цепи «провод – человек – земля».

Page 6: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

5

3.2. До начала лабораторного занятия подготовить

предварительный отчет в соответствии с пунктом 5.2, рассчитав и

построив графики зависимостей в двух системах координат:

• по таблицам 1, 2, 5, 7, 8 – зависимость величины тока, протекающего

через тело человека Ih от сопротивления изоляции R : Ihp = f (R);

• по таблицам 3, 4, 6, 9, 10 – зависимость величины тока Ih от

сопротивления тела человека Rh : Ihp = f (Rh).

3.3. Изучить устройство лабораторной установки.

3.4. Ознакомиться с методикой проведения измерений.

3.5. Исследовать зависимость величины тока, проходящего через

человека, от режима нейтрали сети, сопротивления изоляции и емкости

фаз относительно земли, от сопротивления цепи "провод-человек-земля"

в нормальном и аварийном режимах работы сети.

3.6. Оформить отчет по работе в соответствии с подразделом 5.3.

4. ОБЩАЯ ЧАСТЬ 4.1. Классификация сетей

Электроустановки по условиям электробезопасности разделяются,

согласно [1], на электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки

напряжением выше 1 кВ.

В лабораторной работе рассматриваются сети до 1 кВ как наиболее

широко распространенные и являющиеся основным источником электро-

травматизма.

В отношении мер электробезопасности при напряжении до 1 кВ

электроустановки разделяются на (согласно [1]):

• электроустановки в сетях с глухозаземленной нейтралью;

• электроустановки в сетях с изолированной нейтралью.

Анализ опасности электрических сетей практически сводится к

определению значения тока, протекающего через тело человека в различных

Page 7: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

6

условиях, в которых может оказаться человек при эксплуатации электрических

сетей, электроустановок.

Величина тока, протекающего через тело человека, зависит от ряда

факторов : схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой

сети, режима ее нейтрали, сопротивления изоляции токоведущих частей от

земли, а также от величины сопротивления цепи «провод – человек – земля».

Анализ опасности поражения электрическим током в различных сетях

проведен П. А. Долиным [3, глава 4].

4.2. Схемы включения человека в сеть

Наиболее характерными являются две схемы включения человека в сеть:

между двумя фазами электрической сети и между одной фазой и землей (рис. 1).

Рис. 1. Случаи прикосновения человека к проводам трехфазной электрической цепи:

а) двухфазное прикосновение;

б), в) однофазное прикосновение.

ZА , ZВ , ZС – полные сопротивления проводов относительно земли

Двухфазное прикосновение, как правило, более опасно, поскольку ток

через тело человека Ih, оказываясь независимым от схемы сети, режима ее

нейтрали, имеет наибольшее значение:

h

ф

h

лh R

URUI

3== , (1)

где 3фл UU = – линейное напряжение; hR – сопротивление тела человека.

Page 8: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

7

Случаи двухфазного прикосновения происходят редко (при работе под

напряжением в электроустановках до 1 кВ – на щитах, сборках, на воздушных

линиях; при применении неисправных индивидуальных защитных средств:

диэлектрических перчаток с проколами или разрывами и т. п.).

Однофазное прикосновение является, как правило, менее опасным, чем

двухфазное, поскольку ток, проходя через человека, ограничивается влиянием

многих факторов. Однако однофазное прикосновение возникает во много раз

чаще. Подробный анализ случаев однофазного прикосновения выполнен в [3].

4.3. Определение напряжения прикосновения для наиболее общего вида трехфазных сетей

Рассматривается прикосновение человека к фазному проводу трехфазной

четырехпроводной сети (рис. 2), у которой нейтраль заземлена через активное

сопротивление R0, а сопротивления изоляции, как и емкости проводов

относительно земли, не равны между собой, т. е.

RA ≠ RB ≠ RC ≠ RN ;

CA ≠ CB ≠ CC ≠ CN ≠ 0. При прикосновении человека к одной из фаз, например фазе А (см. рис. 2),

напряжение прикосновения определяется выражением:

0UUU Апр&&& −= ,

а величина тока, проходящего через тело человека будет равна:

( ) hАhпрh YUUYUI 0&&&& −== ,

где АU& – комплексное напряжение фазы А;

0U& – комплексное напряжение между нейтралью источника тока и землей;

hh R

Y 1= – полная проводимость тела человека.

Page 9: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

8

Рис. 2. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети

с нейтралью, заземленной через активное и индуктивное сопротивление: а) схема сети; б) эквивалентная схема

Согласно методу узловых потенциалов, 0U& выражается зависимостью:

( )hNCBA

CCBBhAA

YYYYYYYUYUYYUU

++++++++=

00

&&&& ,

где полные проводимости изоляции фазных (А, В, С) и нулевого (N) проводов

относительно земли и заземления нейтрали (0) в комплексной форме равны:

1A A

A

Y j CR

ω= + ; 1

B BB

Y j CR

ω= + ; 1

C CC

Y j CR

ω= + ;

1N N

N

Y j CR

ω= + ; 0

0

1R

Y = .

С учетом того, что для симметричной трехфазной системы

ФА UU =& ; ФB UaU 2=& ; ФC aUU =& ,

где а – оператор, учитывающий сдвиг фаз,

Page 10: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

9

23

21 ja +−= , уравнение напряжения прикосновения имеет вид:

( ) ( )hNCBA

NCBфпр YYYYYY

YYaYaYUU+++++++−+−

=0

02 11& . (2)

Величина тока, проходящего через тело человека, будет равна этому

выражению, умноженному на Yh :

hпрh YUI &&= .

4.4. Анализ электроопасности трехфазных четырехпроводных сетей

с глухозаземленной нейтралью

Для данной сети 0

0

1R

Y = .

С учетом того, что проводимости фазных и нулевого проводов

относительно земли по сравнению с Y0 имеют малые значения и с некоторым

допущением могут быть приравнены к нулю, т. е.

YA = YB = YC = YN ≈ 0,

выражение (4.3.1) упрощается и приобретает вид

00

0

RRRU

YYYUU

h

hфпр +

=+

= , (3)

а величина тока, протекающего через человека, в нормальном режиме работы

сети равна:

0RRU

Ih

фh += . (4)

С учетом того, что R0<<Rh,

h

фh R

UI = и Uпр≈UФ (5)

Page 11: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

10

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза С,

замкнута на землю через малое активное сопротивление замыкания RЗМ,

уравнение (1) имеет вид

( )hЗМ

ЗМфпр YYY

YaYUU+++−=

0

01.

В действительной форме:

( )00

0 3RRRRR

RRRUUЗМhЗМ

ЗМhфпр ++

+= ;

( )00

0 3RRRRR

RRUIЗМhЗМ

ЗМфh ++

+= . (6)

При RЗМ = 0 h

фh R

UI

3= . (7)

4.5. Анализ злектроопасности трехфазных трехпроводных сетей

с изолированной нейтралью

При нормальном режиме работы напряжение Uпр при прикосновении к

одной фазе (фазе А) и YN = Y0 = 0 имеет вид

( ) ( )hCBA

CBфпр YYYY

aYaYUU+++−+−

=11 2

& , (8)

а величина тока, протекающего через тело человека, в комплексной форме

будет равна

( ) ( )hCBA

CBhфh YYYY

aYaYYUI+++−+−

=11 2

& . (9)

При равенстве сопротивлений изоляции и емкостей проводов

относительно земли

RA = RB = RC = R; CA = CB = CC = C, а, следовательно, при

Page 12: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

11

CjR

YYYY CBA ω+==== 1

величина тока, протекающего через человека, в комплексной форме будет

равна

3ZR

UI

h

фh

+=& , (10)

где Z – комплекс полного сопротивления провода относительно земли, Ом:

CjR

YZ

ω+== 1

11 .

В действительной форме ток равен

( )( )2222 19

61

1

CRRRRRR

UI

h

hh

фh

ω+++

⋅= . (11)

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

RA = RB = RC = R; CA = CB = CC = 0, что может иметь место в коротких воздушных сетях, величина тока,

протекающего через человека, будет равна

3RR

UI

h

фh

+=& . (12)

При равенстве емкостей и весьма больших сопротивлениях изоляции, т. е.

при

CA = CB = CC = С, RA = RB = RC = ∞,

что может быть в кабельных сетях, величина тока равняется

3XR

UI

h

фh &&

+= , (13)

Page 13: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

12

а в действительной форме

22

3 ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛+

=XR

UI

h

фh , (14)

где CX

ω=

1 – емкостное сопротивление, Ом.

При аварийном режиме работы сети, когда возникло замыкание фазы

(например, фазы С) на землю через малое активное сопротивление замыкания

RЗМ, проводимости двух других фаз можно принять равными нулю. Тогда при

подстановке в уравнение (9) YА = YВ = 0 получается величина тока,

протекающего через тело человека:

( )hC

Chфh YY

aYYUI+−= 1&

. (15)

Произведя соответствующие преобразования и имея в виду, что

ЗМC R

Y 1= и

hh R

Y 1= , выражение для определения величины тока в

действительной форме будет иметь вид

ЗМh

фh RR

UI

+=

3. (16)

Величина напряжения прикосновения будет равна

ЗМh

hфhhпр RR

RURIU+

== 3 .

Если принять, что RЗМ = 0, то получается:

3фпр UU = . (17)

Page 14: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

13

4.6. Результаты анализа электроопасности различных сетей

Схема сети (трехпроводная с изолированной нейтралью или

четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью) выбирается по

технологическим требованиям, а также по условиям безопасности.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается

четырехпроводной сети, поскольку она позволяет использовать два рабочих

напряжения – линейное и фазное. При этом достигается значительное удешевление

электроустановки в целом за счет применения меньшего числа трансформаторов.

По условиям безопасности выбор одной из двух схем производится с

учетом выражений (4.5.1 – 4.5.10), а именно: по условиям прикосновения к

фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной

является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с

глухозаземленной нейтралью.

Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех

случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции

относительно земли (согласно ПУЭ, 0,5 МОм в сетях до 1 кВ) и когда емкость

проводов относительно земли незначительна. Такими являются короткие сети,

не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под

постоянным надзором электротехнического персонала. Примером могут

служить сети небольших предприятий, электротехнических лабораторий, для

передвижных электроустановок.

Сети с глухозаземленной нейтралью следует применять там, где

невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой

влажности, агрессивной среды), когда нельзя быстро отыскать или устранить

повреждение изоляции или когда емкостные токи замыкания на землю

вследствие значительной протяженности сети достигают больших значений,

опасных для человека. Примером таких сетей могут служить сети крупных

промышленных предприятий, городские и сельские сети, сети собственного

расхода электростанций и т. п.

Page 15: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

14

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 5.1. Описание лабораторной установки

В лабораторной работе используется стенд для исследования

электробезопасности сетей типа ОТ9А [2].

Стенд позволяет исследовать электробезопасность следующих

трехфазных сетей:

а) трехпроводной с изолированной нейтралью;

б) четырехпроводной с глухозаземленной нейтралью.

Стенд (рис. 3) позволяет моделировать основные параметры выше-

указанных сетей и определять величину тока, протекающего через человека при

его прикосновении к токоведущим частям.

На передней панели стенда расположены:

а) тумблер включения стенда S1 с надписью «СЕТЬ»;

б) три лампочки сигнализации наличия напряжения в сети

каждой из фаз ;

в) тумблер включения нейтрали S2;

г) тумблер включения заземлителя S3;

д) ручки потенциометра установки сопротивления изоляции RA, RB, RC,

RN и емкости CA, CB, CC, CN фаз A, B, C и нейтрали N; е) выключатели емкости фаз и емкости нейтрали S4, S5, S6, S7;

ж) ручка установки резистора, имитирующего сопротивление тела

человека Rh;

з) ручка переключателя (на пять положений) S8 для подключения

резистора Rh, имитирующего сопротивление тела человека, в любую из фаз A,

B, C и нейтраль N;

и) ручка переключателя (на пять положений) S10 и кнопка S12 для

имитации аварийного режима в каждой из фаз, нейтрали;

Page 16: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

15

Рис.

3. П

ринципиальная схема лабораторного стенда

для

исследования электробезопасности сетей

Page 17: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

16

к) ручка переключателя (на 11 положений) S11 для подключения

вольтметра V;

л) миллиамперметр mА;

м) переключатель пределов миллиамперметра S9;

н) вольтметр V.

На задней панели закрепл ены : три трансформатора;

ограничивающие резисторы и емкости блоков имитации изоляции фаз А , В ,

С и нейтрали N; мощный резистор ограничения тока в цепи аварийного

режима; реле блокировки, служащее для контроля соединения корпуса

стенда с контуром заземления; шнур питания; кронштейн с

предохранител ями.

Питание стенда осуществляется от сети трехфазного переменного тока

частотой 50 ± 1 Гц, напряжением %%

1015380+− В.

Сопротивление изоляции имитируется с помощью резис-

торов (RA, RB, RC, RN) для каждой из фаз цепи в пределах

от 1 до 49 кОм.

Емкости каждой фазы имитируются с помощью конденсаторов и

изменяются от 0,06 до 2 мкФ.

Сопротивление тела человека Rh имитируется резистором, величина

которого меняется в пределах от 1 до 48 кОм.

5.2. Порядок выполнения работы

5.2.1. Исследование трехпроводной сети с изолированной нейтралью (во

всех случаях рассматривается однофазное прикосновение человека к

сети).

5.2.1.1. Снять зависимость Ih=f(R) при RA = RB = RC = R; Rh = const;

XA = XB = XC = 0 в нормальном режиме работы сети:

а) тумблеры S2, S3, S4, S5, S6 должны быть отключены;

Page 18: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

17

б) резистор Rh установить в положение, соответствующее заданному

преподавателем значению;

в) меняя значения RA = RB = RC в соответствии с положениями

переключателя, снять показания миллиамперметра, и данные Ih занести в

таблицу 1;

г) для каждого значения Ih=f(R), включив переключател ем S11

вольтметр в фазу А, замерить значения фазного напряжения и

занести их в таблицу 1.

Таблица 1 Зависимость величины тока Ih от сопротивления изоляции

трехпроводной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме ее работы пpи XA = XB = XC = 0

Rh = кОм; RA = RB = RC = R = вар; Uф = 0,22 кВ

R, кОм 0 2 5 9,5 13,5 18,5 23 28 33 36 40

,10

3

31 ⋅

+=

RR

UI

h

фпр мА

Ih1, мА

UA, В

5.2.1.2. Повторить подпунк т 5.2.1.1. для аварийного режима работы сети :

а) имитация аварийного режима обеспечивается нажа- тием кнопочного замыкателя S12 в момент снятия показаний приборов ;

б) данные занес ти в таблицу 2.

Page 19: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

18

Таблица 2 Зависимость величины тока Ih от сопротивления изоляции

трехпроводной сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме ее работы при XA = XB = XC = 0

Rh = кОм; RB = 0; RA = RC = R = вар; Uф = 0,22 кВ

R, кОм 0 2 5 9,5 13,5 18,5 23 28 33 36 40

,103

32 ⋅=

h

фпр R

UI мА

Ih2, мА

UA, В

5.2.1.3. Снять зависимость Ih=f(Rh) при RA=RB= RC =const в нормальном

режиме работы сети:

а) тумблеры S4, S5, S6, S7 должны быть отключены;

б) резисторы RA, RB, RC установить в положения, соответствующие

заданным величинам;

в) дискретно меняя сопротивление резистора Rh, снять показания

миллиамперметра и занести их в таблицу 3;

г) для каждого значения Ih=f(Rh) снять показания вольтметра. Данные

занести в таблицу 3.

Таблица 3 Зависимость величины тока Ih от сопротивления Rh в сети

с изолированной нейтралью в нормальном режиме ее работы при XA = XB = XC = 0

RA = RB = RC = R= кОм; Rh = вар; Uф = 0,22 кВ

Rh, кОм 0 0,8 4,5 8 12,5 17 22 26 30 35 41

,10

3

33 ⋅

+=

RR

UI

h

фпр мА

Ih3, мА

UA, В

Page 20: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

19

5.2.1.4. Повторить подпункт 5.2.1.3. для аварийного режима работы сети.

Данные занести в таблицу 4.

Таблица 4 Зависимость величины тока Ih от сопротивления Rh в сети

с изолированной нейтралью в аварийном режиме ее работы при XA = XB = XC = 0

RB = 0; RA = RC = R= кОм; Rh = вар

Rh, кОм 0 0,8 4,5 8 12,5 17 22 26 30 35 41

,103 3

4 ⋅=h

фпр R

UI мА

Ih4, мА

UA, В

5.2.1.5. Повторить все пункты 5.2.1. с учетом емкостей изоляции фазных

проводов:

а) включить тумблеры S4, S5, S6, S7;

б) произвести все операции аналогично 5.2.1.1, 5.2.1.3;

в) данные внести в таблицы 5, 6.

Таблица 5 Зависимость тока Ih от полного сопротивления изоляции

трехпроводной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме ее работы

Rh = кОм; RA = RB = RC = R= вар; XA = XB = XC = кОм; Uф = 0,22 кВ

R, кОм 0 2 5 9,5 13,5 18,5 23 28 33 36 40

Ihp5, мА

Ih5, мА

UA, В

Page 21: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

20

( )( )

322225 10

1961 ⋅ω+

++⋅=CRR

RRRRU

Ih

h

h

фпр , мА.

Таблица 6 Зависимость тока Ih от сопротивления Rh в сети

с изолированной нейтралью в нормальном режиме ее работы при XA = XB = XC = 0

RA = RB = RC = R= кОм; XA = XB = XC = кОм; Rh = вар

Rh, кОм 0 0,8 4,5 8 12,5 17 22 26 30 35 41

Ihp6, мА (см. Ihp5)

Ih6, мА

UA, В

5.2.2. Исследование четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

а) включить тумблеры S2, S3;

б) произвести все операции аналогично 5.2.1.1.–5.2.1.4.;

в) данные занести в таблицы 7, 8, 9, 10.

Таблица 7 Зависимость тока Ih от полного сопротивления изоляции фаз четырехпроводной сети с заземленной нейтралью

в нормальном режиме работы сети

Rh = кОм; RA = RB = RC = R = вар; XA = XB = XC = кОм; R0 = 4 Ом

R, кОм 0 2 5 9,5 13,5 18,5 23 28 33 36 40

,103

07 ⋅

+=

RRU

Ih

фпр мА

Ih7, мА

UA, В

Page 22: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

21

Таблица 8 Зависимость тока Ih от полного сопротивления изоляции фаз

четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме работы сети

Rh = кОм; RB = 0; RA = RC = R = вар; XA = XC = кОм; R0 = 4 Ом

R, кОм 0 2 5 9,5 13,5 18,5 23 28 33 36 40

,103 3

8 ⋅=h

фпр R

UI мА

Ih8, мА

UA, В

Таблица 9 Зависимость тока Ih от сопротивления Rh в четырехпроводной сети

с заземленной нейтралью в нормальном режиме работы сети

RA = RB = RC = R= кОм; XA = XB = XC = кОм; Rh = вар; R0 = 4 Ом

R, кОм 0 0,8 4,5 8 12,5 17 22 26 30 35 41

,103

09 ⋅

+=

RRU

Ih

фпp мА

Ih9, мА

UA, В

Таблица 10 Зависимость тока Ih от сопротивления Rh в четырехпроводной сети

с заземленной нейтралью в аварийном режиме работы сети

RA = RB = RC = R= кОм; XA = XB = XC = кОм; Rh = вар; R0 = 4 Ом

R, кОм 0 0,8 4,5 8 12,5 17 22 26 30 35 41

,103 3

10 ⋅=h

фпр R

UI мА

Ih10, мА

UA, В

Page 23: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

22

5.3. Отчет о работе

5.3.1. В отчете по лабораторной работе указывается цель работы,

заполняются таблицы расчетных и экспериментальных данных, дается схема

трехфазной сети в общем виде (см. рис. 2).

5.3.2. По данным таблиц строятся расчетные (в предварительном отчете)

и экспериментальные графики зависимостей:

Iпр = f(R), Ih = f(R) – по таблицам 1, 2, 5, 7, 8;

Iпр = f(Rh), Ih = f(Rh) – по таблицам 3, 4, 6, 9, 10 –

при нормальном и аварийном режимах работы сети, различных режимах

нейтралей электрических сетей, с учетом или без него емкостного

сопротивления проводов относительно земли.

5.3.3. Делаются выводы.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 6.1. Каковы виды электрических сетей при напряжении до 1 кВ в

зависимости от режима нейтрали сети?

6.2. От чего зависит величина тока, протекающего через тело человека?

6.3. Каковы схемы включения человека в сеть?

6.4. Чему равна величина силы тока, протекающего через тело человека,

при прикосновении его к одному из проводов сети с изолированной нейтралью,

работающей в нормальном режиме?

6.5. Чему равна величина тока, протекающего через тело человека, при

прикосновении его к одному из проводов сети с изолированной нейтралью,

работающей в аварийном режиме?

6.6. Чему равна величина тока, протекающего через тело человека, при

прикосновении его к одному из проводов сети с глухозаземленной нейтралью,

работающей в нормальном режиме?

Page 24: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ СЕТЕЙ ...venec.ulstu.ru/lib/disk/2007/88.pdf · 2007-11-07 · СЕТЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Ульяновск

23

6.7. Чему равна величина тока, протекающего через тело человека, при

прикосновении его к одному из проводов сети с глухозаземленной нейтралью,

работающей в аварийном peжимe?

6.8. Как определить величину тока, протекающего через тело человека

при прикосновении его к одному из проводов сети общего вида?

6.9. Каковы отличия по условиям безопасности между трехпроводной

сетью с изолированной нейтралью и четырехпроводной сетью с

глухозаземленной нейтралью?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. – М. : Изд-во НЦ

ЭНАС, 2002. – 184 с. – Раздел 1: Общие правила. Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9.

2. Паспорт на учебно-лабораторное оборудование для высших учебных

заведений по курсу «Охрана труда». Стенд для исследования

электробезопасности сетей типа ОТ9А./ СКБ MB и ССО СССР. Укр. филиал. –

Одесса, 1981. – 18 с.

3. Долин, П. А. Основы техники безопасности в электроустановках : учеб.

пособие для вузов / П. А. Долин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Знак, 2000. –

440 с.