Порядок выполнения работы. 2.3.1. Нормальный режим работы сети

2.3.1. Нормальный режим работы сети

З а д а н и е 1. Исследовать зависимость тока, проходящего через тело человека при непосредственном прикосновении к фазному проводу, от активного сопротивления изоляции проводов сети с изолированной нейтралью, а затем – с глухозаземленной при постоянном значении емкости проводов относительно земли, соблюдая условия: и С_АЕ = С_ВЕ = = С_СЕ = С_PEN.

Рассчитать ток I_h в сети с изолированной нейтралью по формуле (13) или (14), а с глухозаземленной – по формуле (8). Значения R_E принять в соответствии с номиналами, указанными на стенде около переключателей S6, S8, S10 (в формулы подставлять в омах). Значения фазного напряжения сети U _ф,сопротивления R_h и емкости С_Е для расчетов взять по указанию преподавателя (например, U _ф = 220 В, R_h = 1000 Ом, С_Е= 0). Результаты расчета записать в отчет о лабораторной работе. Построить график .

Проверить расчетные зависимости экспериментально.

1. Привести стенд в исходное состояние: вращающиеся рукоятки перек-лючателей (кроме относящегося к амперметру) установить в крайнее положение, повернув их против хода часовой стрелки, а рукоятки двухпозиционных переключателей – в нижнее или левое положение. Переключатель верхнего предела измерений амперметра установить в положение «2000 мА». Рукоятку плавного регулятора R_h повернуть против хода часовой стрелки до щелчка (в положение «Выключено»).

2. Смоделировать трехфазную трехпроводную сеть с изолированной нейтралью: переключатели S1 и S3 установить в нижнее положение, S12 – в положение «0».

3. Сымитировать прикосновение человека к фазному проводу, например к фазе А,длячего установить переключатель S15 в положение «А».

4. Перевести двухпозиционный переключатель амперметра в положе- ние «А1».

5. Установить переключателем S13 заданное преподавателем сопротивление тела человека (обычно – 1 кОм).

6. Установить переключателями S7, S9 и S11 заданные преподавателем значения емкости проводов относительно земли.

7. Подключить провода сети к источнику питания, для чего переключатель S2 перевести в положение «I».

8. Устанавливая переключателями S6, S8 и S10 последовательно значения равными 1,0; 2,5; 10; 25; 100 кОм, измерить ток в цепи тела человека, выбирая соответствующий току предел измерения, при этом показания индикатора амперметра записать в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Зависимость тока I_h от сопротивления R_E

изоляции проводов сети при С_Е = 0

Режим нейтрали сети	Значение Ih, мА	Сопротивление RE, кОм
1,0	2,5
Изолированная	Ih т
Ih экс
Глухозаземленная	Ih т
Ih экс

П р и м е ч а н и е. В обозначении величин индекс т обозначает теоретическое значение, а индекс экс – экспериментальное.

9. Отсоединить провода сети от источника питания: перевести переключатель S2 в положение «0».

10. Смоделировать трехфазную четырехпроводную сеть с глухозаземленной нейтралью: перевести переключатели S1 и S3 в верхнее положение.

11. Проверить соответствие положения переключателей указаниям, приведенных в п. 3 – 6. Переключатель верхнего предела измерений амперметра установить в положение «2000 мА».

12. Установить значение емкости провода PEN относительно земли С_PEN = С_Е (см. п. 6) с помощью переключателя S5.

13. Выполнить повторно указания п. 7.

14. Устанавливая переключателями S4, S6, S8 и S10 последовательно значения равными1,0; 2,5; 10; 25; 100 кОм, измерить ток в цепи тела человека, при этом показания индикатора амперметра записать в отчет о лабораторной работе.

15. Выполнить повторно указания п. 9.

16. Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния режима нейтрали, а также активного сопротивления изоляции проводов сети относительно земли на опасность поражения током при прямом прикосновении человека к фазному проводу в условиях нормальной работы сети.

З а д а н и е 2. Исследовать зависимость тока, проходящего через тело человека при прямом прикосновении к фазному проводу, от емкости проводов относительно земли в сети с изолированной нейтралью, а затем – с глухозаземленной при постоянном значении активного сопротивления изоляции проводов, соблюдая условия: и .

Рассчитать ток I_h в сети с изолированной нейтралью по формуле (13) или (16), с глухозаземленной – по формуле (8). Значения С_Е принимать в соответствии с номинальными, указанными на стенде около переключателей S7, S9, S11 (значения емкости подставлять в формулы в фарадах). Значения фазного напряжения сети U _ф,сопротивлений R_h и R_E взять по указанию преподавателя (например, U _ф = 220 В, R_h = 1000 Ом, R_E = ). Результаты расчета записать в отчет о лабораторной работе и построить график .

Проверить расчетные зависимости экспериментально.

1 – 5. Порядок подготовки стенда для проведения исследований см. в задании 1.

6. Установить переключателями S6, S8 и S10 заданные преподавателем значения активного сопротивления проводов относительно земли (например, моделируя кабельную сеть, задать R_AE = R_BE = R_CE = R_E = ).

7. Подключить провода сети к источнику питания: переключатель S2 перевести в верхнее положение «I».

8. Устанавливая переключателями S7, S9 и S11 последовательно значения С_АЕ = С_ВЕ = С_СЕ = С_Е:0; 0,02; 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5 мкФ, измерить ток в цепи человека, при этом показания индикатора амперметра записать в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Зависимость тока I_h, от емкости С_Е, проводов сети

относительно земли при R_E =

Режим нейтрали сети	Значение Ih, мА	Емкость проводов сети СЕ, мкФ
	0,02	0,1	0,25	1,0	2,5
Изолированная	Ih т
Ih экс
Глухозаземленная	Ih т
Ih экс

9. Отсоединить провода сети от источника питания: переключатель S2 установить в положение «0».

10. Смоделировать трехфазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью: перевести переключатели S1 и S3 в верхнее положение.

11. Дополнительно к указаниям п. 2 установить переключателем S4 значение .

12. Выполнить повторно указания п. 7 – 9, причем в п. 8 дополнительно установить переключателем S5 значение C_PEN = С_Е.

13. Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния режима нейтрали сети, и емкости ее проводов относительно земли на опасность поражения током при прямом прикосновении человека к фазному проводу в условиях нормальной работы сети.

З а д а н и е 3. Исследовать влияние активного сопротивления тела человека R_h на значение тока I_h, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазному проводу сети с изолированной и с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме ее работы.

Рассчитать ток I_h в сети с глухозаземленной нейтралью по формуле (8), а с изолированной – по формуле (13) или (14) при значениях R_h = 1, 5, 10 кОм (значения сопротивления подставлять в формулы в омах), указанных на стенде около переключателя S13. Значения фазного напряжения сети U _ф, сопротивления R_E и емкости С_Е принять по указанию преподавателя (например, U _ф= 220 В, R_E = 100 кОм, С_Е = 0). Результаты расчета записать в отчет о лабораторной работе и построить графики для обоих видов сетей.

Проверить расчетные зависимости экспериментально.

1 – 5. Порядок подготовки стенда для проведения исследований см. в задании 1.

6. Переключатель вольтметра установить в положение «А».

7. Установить переключателями S6 – S11 заданные преподавателем значения активного сопротивления изоляции R_AE = R_BE = R_CE = R_E и емкости С_АЕ = = С_ВЕ = С_СЕ = С_Е проводов относительно земли.

8. Подключить провода сети к источнику тока: перевести переключатель S2 в положение «I».

9. Устанавливая переключателем S13 последовательно значения сопротивления в цепи тела человека R_h = 1; 5; 10 кОм, измерить ток I_h и напряжение U_A между фазным проводом А и землей, при этом показания индикаторов амперметра и вольтметра записать в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Зависимость тока I_h и напряжения U_А

от сопротивления R_h при R_E = 100 кОми С_Е = 0 мкФ

Режим нейтрали сети	Значение параметра	Сопротивление Rh, кОм
Изолированная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В
Глухозаземленная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В

10. Отсоединить провода сети от источника питания: перевести переключатель S2 в положение «0».

11. Смоделировать трехфазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью: установить переключатели S1 и S3 в верхнее положение.

12. Дополнительно к указанию п. 7 установить переключателями S4 и S5 значения R_PEN = R_E и С_PEN = С_Е.

13. Повторно выполнить указания п. 8 – 10.

14. Записанные в отчете результаты измерений представить в виде графиков зависимостей I_h = I (R_h) и U_A = U (R_h) для обоих видов сетей.

15. Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния сопротивления R_h тела человека на опасность поражения током в трехфазных сетях с различным режимом нейтрали.

2.3.2. Аварийный режим работы сети

З а д а н и е 4.При аварийной ситуации (замыкании фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока R _зм) провести сравнительный анализ опасности прикосновения человека к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью. Исследовать характер влияния сопротивления R _зм на значение тока I_h,протекающего через тело человека.

Рассчитать зависимость I_h = I (R _зм)для сетей с глухозаземленной ней-тралью по формуле (19), а с изолированной – по формуле (21) при заданном преподавателем фазном напряжении (например, U _ф = 220 В). Принять R ₀ = 4 Ом, R_h = 1000 Ом, значения R _зм указаны на стенде около переключателя S14. Результаты расчета записать в отчет о лабораторной работе и начертить график I_h = I (R _зм)для обоих видов сетей.

Проверить расчетные зависимости экспериментально.

1 – 5. Порядок подготовку стенда для проведения исследований см. в задании 1.

6. Переключатель вольтметра установить в положение «А».

7. Установить переключателями S6 – S11 заданные преподавателем значения активного сопротивления изоляции R_AE = R_BE = R_CE = R_E и емкости С_АЕ = = С_ВЕ = С_СЕ = С_Е проводов относительно земли (например, моделируя короткую воздушную сеть, задать R_E = 100 кОм и С_Е = 0).

8. Переключателем S12 замкнуть фазный провод В или С на землю через сопротивление R _зм.

9. Подключить провода сети к источнику питания: перевести переключатель S2 в положение «I».

10. Устанавливая переключателем S14 последовательно значения R _зм== 10, 100 и 1000 Ом, измерить ток I_h в цепи тела человека и напряжение U_A между фазным проводом А и землей, при этом показания индикаторов амперметра и вольтметра записать в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Зависимость тока I_h и напряжения U_А

от сопротивления замыкания R _змфазы В или С на землю

Режим нейтрали сети	Значение параметра	Сопротивление R зм, Ом
Изолированная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В
Глухозаземленная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В

11. Отсоединить провода сети от источника питания: перевести переключатель S2 в положение «0».

12. Смоделировать трехфазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью: установить переключатель S1 в правое положение, а S3 – в верхнее.

13. Измерить ток I_h и напряжение U_A в зависимости от сопротивления R _зм,выполнив последовательно указания п. 12 задания 3 и п. 9 – 11 данного задания.

14. Представить в виде графиков зависимость I_h = I (R _зм) для обоих ви- дов сетей.

15. Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния сопротивления растеканию тока в месте замыкания фазного провода на землю R _зм на опасность поражения током в трехфазных сетях с различным режимом нейтрали.

З а д а н и е 5. При аварийной ситуации (замыкании фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока R _зм)выполнить исследование характера влияния сопротивления в цепи тела человека, прикоснувшегося к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью, на значение тока I_h, протекающего через тело человека.

Рассчитать зависимость I_h = I (R_h) для сетей с глухозаземленной нейт-ралью по формуле (19), а с изолированной – по формуле (21) при заданном преподавателем фазном напряжении (например, U _ф = 220 В). Принять R ₀ = 4 Ом, R _зм= 100 Ом, a значения R_h указаны около переключателя S13. Результаты рас-

чета занести в отчет о лабораторной работе и начертить графики I_h = I (R_h) для обоих видов сетей.

Проверить расчетные зависимости экспериментально.

1 – 4. Порядок подготовки стенда для проведения исследований см. в задании 1.

5. Переключатель вольтметра установить в положение «А».

6. Переключателем S12 замкнуть фазный провод В или С на землю через сопротивление R _зм.

7. Установить переключателем S14 заданное преподавателем значение R _зм(R _зм = 100 Ом).

8. Определить значения тока I_h в зависимости от сопротивления тела человека R_h при постоянном значении R _зм для сети с изолированной и заземленной нейтралью, выполнив последовательно указания п. 7 – 14 задания 3. Полученные результаты записать в табл. 5

Т а б л и ц а 5

Зависимость тока I_h, и напряжения U_А,

от сопротивления R_h в цепи тела человека

Режим нейтрали сети	Значение параметра	Сопротивление Rh, кОм
Изолированная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В
Глухозаземленная	Ih т, мА
Ih экс, мА
UА экс, В

9.Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния сопротивления R_h тела человека на опасность поражения током в трехфазных сетях с изолированной и заземленной нейтралью при аварийном режиме работы сетей.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1) Какие факторы влияют на степень поражения человека электрическим током?

2) Какие параметры определяют ток, проходящий через тело человека при двухфазном прикосновении?

3) Что называется глухозаземленной нейтралью?

4) Что называется изолированной нейтралью?

5) Какие параметры и как влияют на ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе в трехфазной сети с изолированной нейтралью?

6) Какие параметры определяют ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью?

7) Какие параметры определяют ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе в трехфазных сетях с глухозаземленной и изолированной нейтралью в аварийном режиме?

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1) Цель работы.

2) Схема трехфазной четырехпроводной сети.

3) Расчетные формулы.

4) Таблицы, графики, указанные в заданиях 1 – 5.

5) Выводы об опасности прикосновения человека к фазному проводу электрической сети напряжением до 1 кВ в ее нормальном и аварийном состоянии в зависимости от режима нейтрали источника питания сети, активного сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, а также сопротивления тела человека.

6) Ответы на контрольные вопросы.

Библиографический список

1. К л о ч к о в а Е. А. Охрана труда на железнодорожном транспорте / Е. А. К л о ч к о в а. М.: Маршрут, 2004. 412 с.

2. К у з н е ц о в К. Б. Электробезопасность в электроустановках железнодорожного транспорта / К. Б. К у з н е ц о в, А. С. М и ш а р и н. М.: Маршрут, 2005. 456 с.

3. Т у п о в В. В. Исследование опасности поражения током в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ / В. В. Т у п о в // Приложение к журналу «Безопасность жизнедеятельности». 2006. № 7. С.16.

4. ГОСТ 12.1.009-76 ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1976. 5 с.

5. ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования. М.: Изд-во стандартов, 1976. 6 с.

6. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТ РМ-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00. СПб: ДЕАН, 2001. 205 с.

Учебное издание

УФИМЦЕВА Людмила Яковлевна, МУСАТКИНА Бэла Владимировна,

ИГНАТОВ Олег Васильевич, КООБАР Александр Александрович

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

––––––––––––––––––––––––––

Редактор Т. С. Паршикова

***

Подписано в печать.01.2008. Формат 60 × 84 ¹/₁₆.

Плоская печать. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,6. Уч.-изд. л. 1,8.

Тираж 350 экз. Заказ.

**

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Типография ОмГУПСа

*

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35