Исследование защиты от действия электрического поля f=50 Гц в электроустановках напряжением до 1500 кВ

Министерство образования и науки Украины

Приазовский Государственный Технический Университет

Бухаров И.И.

Волошин В.С.

Лабораторная работа № 73

Исследование защиты от действия электри-

ческого поля f=50 Гц в электроустанов-

ках напряжением до 1500 кВ.

Утверждено на заседании

кафедры  Охраны труда и

окружающей среды

Протокол № 5 от 6.02.04

Мариуполь, ПГТУ, 2004

Составили: доц., канд.техн.наук

                     Бухаров И.И.

            проф., докт.техн.наук

                     Волошин В.С.

Рецензент: ст. преподаватель, канд.техн.наук

                     Нестеров О.Ю.

Ответственный

за выпуск:              зам.зав.кафедрой ОТ и ОС

                               Бухаров И.И.

I. Цель работы.

Исследовать емкостные токи, протекающие через человека, находящегося в зоне действия электрического поля частотой f=50 Гц, и способы защиты от их воздействия.

2. Указания по подготовке к лабораторной работе.

Для получения допуска к работе и успешного ее выполне­ния необходимо изучить основные теоретические положения, изложенные в /I,  с.303-307, 312-315, 318-336, 371-384/.

При подготовке к работе следует изучить схему лабора­торной установки, назначение измерительных приборов, пере­ключающих и регулирующих устройств, а также методику исследования.

Подготовить форму отчета с необходимыми основными рас­четными формулами и таблицами для занесения результатов эк­сперимента.

Рекомендуется ответить на вопросы для самопроверки, что­бы убедиться в готовности к выполнению лабораторной работы.

3. Описание лабораторного стенда.

На лабораторном стенде (рис3.1) нанесена принципиальная схима электрической сети и электроустановки высокого напря­жения частотой f=50 Гц.

Напряжение в сети и на электроустановке регулируется специальным устройством,  находящимся на столе установки, в пределах от 0 до 1500 кВ. Для измерения линейного напряжения сети на стенде установлен киловольтметр (кV). Емкостные токи , протекающие через человека,  измеряют микроамперметрами  (μ, μ).

Высота подъема человека (h) имитируется переключателем  (II).

Присоединение  основания подъемной  люльки к фазному проводу сети производится выключателем . Наличие экранирующего костюма на  человеке имитируется  включением выключателя .

Над рабочей зоной около электроустановки предусмотрены съемные защитные козырьки (СК), которые присоединены к заземляющему устройству через выключатель .

Предусмотрено два защитных козырька: сетчатый и из сплошного металла.

Включение микроамперметров (μ) и (μ) соответственно осуществляется кнопками () и ().

4. Методика и результаты исследования.

4.1. Задание для эксперимента.

4.1.1. Исследовать величину емкостного тока (), протекающего через человека, в зависимости от расстояния между человеком и фазами сети ℓ=(H-h) при нахождении человека в простом и экранирующем костюмах, т.е.

              =

   Значение линейного напряжения (=const) принять в соответствии с параметром (А)*.

4.1.2. Исследовать величину емкостного тока (), протекающего через человека, в зависимости от величины линейного напряжения сети () при нахождении человека в простом и экранирующем костюмах, т.е.

              =

Значение линейного напряжения (=const) и расстояние человека до фаз сети (ℓ=const) принять в соответствии с параметром (Г).

4.1.3. Исследовать защитные свойства экранирующих козырьков в зависимости от величины линейного напряжения, подводимого к электроустановке, при присоединенном и отключенном заземлении, т.е.

                 =

                      

                  .

Рис.3.1.  Схема   лабораторной  установки.

  Значение линейного напряжения () принять в соответствии с параметром (Д).

*Примечание. Значения вышеуказанных параметров получить у преподавателя, ведущего занятия.

  4.1.4. Исследовать способ снижения емкостного тока, протекающего через тело, путем шунтирования человека при производстве работ на фазных проводах сети без снятия напряжения, т.е.

                                       

   Значение линейного напряжения сети () принять в соответствии с параметром (Е).

4.1. Методика исследования и результаты измерения.

4.2.1. При исследовании зависимости емкостного тока (), протекающего через человека, при работе в зоне электрического поля в простом и экранирующем костюме от расстояния между человеком и фазами сети ℓ=(H-h) (см.3.1.п.1) подготовить таблицу 4.1 и внести в нее заданные значения () и (h).

Таблица 4.1

Значения емкостных токов  , протекающих через человека, находящегося в электрическом поле в простой спецодежде и экранирующем костюме, при …кВ, Н=22 м.

Номер позиции переклю-чателя П	Расстояние от человека до земли, h, м	Измерить емкостный ток через человека		Вычислить			Допустимая продолжит. работы в данных условиях, t, ч.
				ℓ, м	, кВ/м	, кВ/м
		без экраниру-ющего костю-ма  мкА	в экраниру-ющем кос-тюме,  мкА				без экра-нир. костюма	в экра-нирую-щих  костю-мах
1.	22,0
2.	21,5
3.	20,0
4.	18,0
5.	16,0
6.	12,0
7.	10,0
8.	8,0
9.	6,0
10.	4,0
11.	1,7

Привести стенд в исходное положение: переключатель П поставить в позицию I, выключить   и .

Подключить источник питания стенда к электрической сети и регулятором на источнике установить заданное линейное напряжение сети по киловольтметру (кV).

Нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра (μ) и записать их в таблицу 1. Затем включить выключатель , нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра (μ) и записать их в таблицу 1.

Таким же способом произвести измерения емкостного тока ()  для других позиций.

2. При исследовании зависимости емкостного тока (), протекающего через человека, при работе в зоне электрического поля в простом и экранирующем костюмах от линейного напряжения сети () подготовить таблицу 4.2. и внести в нее заданные значения ().

Таблица 4.2

Значения емкостного тока  , протекающего через человека, находящегося в электрическом поле в простой спецодежде и экранирующем костюме, при h=…м, Н=22 м.

№№№ п/п	Линейное напряжение сети, , кВ	Измерить		Вычислить		Допустимая продолжительность работы в данных условиях, t, ч
		, мкА	мкА	, кВ/м	, кВ/м
						без экра-нирующего костюма	в экрани-рующем костюме
1.
2.
3.
4.
5.
6.

  Привести стенд в исходное положение: выключить  и ; поставить  переключатель (П) в заданную позицию.

  Регулятором источника питания стенда установить заданное напряжение для первого варианта (табл.4.2). Нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра и записать их в таблицу 4.2. Затем включить , нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра и записать их в таблицу.

Таким же способом произвести измерения  () при  других значениях ().

4.2.3. При исследовании защитных свойств экранирующих козырьков от величины линейного напряжения и наличия хорошего заземления подготовить таблицу 4.3 и внести в нее заданное значение ().

Таблица 4.3

Значения емкостного тока  , протекающего через человека, находящегося в электрическом поле в простой спецодежде и экранирующем костюме, при h=…м, Н=22 м.

№№ п/п	Линейное напряжение сети, , кВ	Измерить		Вычислить		Допустимая продолжительность работы в данных условиях, t, ч
		без за-земления,  мкА	с зазем-лением,  мкА	без за-земления, Е, кВ/м	с зазем-лением, Е, кВ/м
						без зазем- ления	с заземле- нием
I. Без экранирующего козырька
1.
2.
3.			нет		нет		нет
4.
5.
6.
II. Сетчатый экран (козырек)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
III. Сплошной металлический экран (козырек)
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Привести стенд в исходное положение: выключить , снять козырек (СК). Регулятором установить заданное линейное напряжение по киловольтметру для позиции I (см.таблицу 4.3). Нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра (μ) и записать их в таблицу 4.3. Затем установить линейное напряжение для позиции 2, снова произвести измерения и т.д.

 Таким же способом произвести измерения  емкостного тока, протекающего через человека, экранированного козырьками и без него.

4. При исследовании способа снижения емкостного тока, протекающего через человека, находящегося в электрическом поле, путем шунтирования человека при производстве работ на фазных проводах без снятия напряжения подготовить таблицу 4.4 и внести в нее заданные значения ().

Таблица 4.4

Значения емкостного тока  , протекающего через человека, находящегося в электрическом поле в простой спецодежде и экранирующем костюме, при h=…м, Н=22 м.

№№ п/п	Линейное напряжение сети, , кВ	Измерить		Вычислить		Допустимая продолжительность работы в данных условиях, t, ч
		, мкА	мкА	, кВ/м	, кВ/м
						без экра-нирующего костюма	в экрани-рующем костюме
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Привести стенд в исходное положение: выключить   и , поставить  переключатель (П) поставить в позицию I. Регулятором установить заданное напряжение для первой позиции (см.таблицу 4.4), нажать на кнопку (), снять показания с микроамперметра (μ), записать их в таблицу 4.4. Затем включить , нажать на кнопку (), снять показания  с (μ), записать их в таблицу 4.4.

Таким же способом произвести измерения  ()  для других напряжений ().

4.3. Обработка результатов экспериментальных измерений.

На основании результатов эксперимента (таблица 4.1-4.4) про­извести необходимые вычисления для построения графиков (кри­вых) емкостного тока, протекающего через человека, при нахож­дении в электрическом поле в зависимости от линейного напряжения сети (напряженности электрического поля) и защитных экранирующих устройств.

Напряженность электрического поля в зоне нахождения чело­века вычислить по формуле

                                                                   кВ/м                                                  (4.1)               где   - емкостный ток, протекающий через человека, мкА.

Допустимое время нахождения человека в электрическом по­ле определить из графика (рис.1, приложение).

Следует иметь ввиду, что под напряженностью электрическо­го поля без экранирующих устройств считают напряженность поля в зоне нахождения человека. Если рабочая зона экранирована (или человек находится в экранирующем костюме), то за напря­женность электрического поля следует принимать напряженность поля в экранированной зоне (под экранирующим костюмом).

Снижение напряженности электрического поля экранирующими устройствами определяют по формуле:

                                                                                                                       (4.2)

где ,  - соответственно напряженность электрического поля в зоне до экранирования и после ее эк­ранирования, кВ/м.

5. Содержание отчета.

5.1.Цель работы.

5.2.Схема лабораторного стенда.

5.3.Заданные параметры, результаты эксперимента и вычислений, внесенные в таблицы 4.1-4.4.

5.4.Кривые зависимости,  построенные на основании результатов эксперимента (таблицы 4.1-4.4):

  5.4.1.   =  =;

   5.4.2.    =  =;

   5.4.3.     

                      

                  

  5.4.4.  

Графики необходимо строитъ на миллимитровой бумаге,  кривые на них проводить  с помощью лекал.  Следует стремиться к тому, чтобы на одном графике разместить все кривые для  каждого вышеуказанного пункта.

5.5.Таблицу эффективности защитных устройств (экранирующий костюм,  сетчатый и металлический козырек, шунтирование).

Письменное заключение по каждому графику: какова
роль линейного напряжения  (), расстояния от токопроводов (ℓ), экранирующего костюма, экранирующих козырьков и их заземления, шунтирования на величину емкостного тока (напря­женность поля в рабочей зоне), протекающего через человека при нахождении в зоне влияния электрического поля; какова эффективность применения экранирующих  устройств и каково их влияние на допустимую продолжительность работа в данных условиях.

6. Вопросы для самопроверки.

1. В чем субъективно выражается воздействие электрического поля на человека?

2. Какие функциональные нарушения в организме вызывает интенсивное электрическое поле промышленной частоты?

3. Чем принято оценивать эффект воздействия электромагнитного поля f=50 Гц  на биологический объект?

4. При частоте f=50 Гц  какова связь между электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля?

5. Какая  составляющая энергии электромагнитного поля f=50 Гц больше поглощается телом человека и во  сколько раз.

6. При какой напряженности магнитного поля проявляется его
вредное воздействие на биологический объект?

7. Какая  составляющая электромагнитного поля f=50 Гц ока­зывает отрицательное действие на организм  человека?

8. Почему электрическое поле электроустановок является неравно­мерным?

9. В чем проявляется механизм биологического действия электри­ческого поля на организм?

10. От каких факторов зависит напряженность  электрического по­ля вблизи электроустановок? Напишите эту зависимость в математической форме.

11. При нахождении в зоне электрического поля  какой ток про­ходит через тело человека и почему?

12. От каких  основных факторов зависит величина тока,  проходя­щего через человека,  находящегося  в зоне  электрического поля? Напишите эту зависимость в математической форме.

13. Напишите  зависимость  величины емкостного тока,  проходящего
через тело, от напряженности электрического поля  в зоне
нахождения человека.

14. Какой величины достигают емкостные токи через человека, при его нахождении на территории ОРУ 500 кВ и 750 кВ?

15. По каким факторам можно нормировать отрицательное действие
электрического поля    f=50 Гц  на организм человека?

16. По какому фактору удобнее  нормировать отрицательное действие электрического поля на организм человека и почему'?

17. Величина длительно допустимого емкостного тока,  протекаю­щего  через тело человека.

18. Какой напряженности электрического поля соответствует ве­личина длительно допустимого емкостного тока, проходящего через человека?

19. Гигиенические  нормы времени пребывания человека в электри­ческом поле в течение  одних  суток.

20. Что такое  зона влияния электрического поля  и как она уста­навливается?

21. На каком принципе основано применений  защитных экранов
от электрического поля?

22. Объясните, почему необходимо заземлять экранирующие устройства? Максимально допустимая величина сопротивления заземляющего устройства.

23. На каком принципе основано применение экранирующего
костюма?

24. Основное  отличие экранирующего костюма от спецодежды.

25. Какие требования предъявляются ко всем элементам экранирующего костюма?

26. Область  и условия применения экранирующих  костюмов.

27. Перечислите виды экранирующих устройств.

28. Объясните,  как при ремонте ВЛ без снятия напряжения снижают величину емкостного тока,  протекающего через тело человека?

Приложение 1

Рис.П1. Нормы пребывания человека в электрическом поле в течение одних суток.

8. Литература.

1.Долин И. А.    Основы техники безопасности в электроустановках. Москва,   «Энергия», 1979 г.

9. ОГЛАВЛЕНИЕ

I. Цель работы.______________________________________________________ 3

2. Указания по подготовке к лабораторной работе.________________________ 3

3. Описание лабораторного стенда._____________________________________ 3

4. Методика и результаты исследования._________________________________ 4

4.1. Задание для эксперимента._________________________________________ 4

4.1. Методика исследования и результаты измерения.______________________ 5

4.3. Обработка результатов экспериментальных измерений._________________ 8

5. Содержание отчета.________________________________________________ 9

6. Вопросы для самопроверки.______________________________________ 9

7.Приложение _____________________________________________________ 11

8. Литература._____________________________________________________ 12