Исследование электробезопасности при эксплуатации трёхфазных сетей (Лабораторная работа № 1)

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРЁХФАЗНЫХ СЕТЕЙ

Цель работы - моделирование и исследование электробезопасности трёхфазных сетей в зависимости от режима нейтрали, сопротивления изоляции проводов и схемы прикосновения человека к фазам сети.

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Наибольшее распространение во всех отраслях народного хозяйства имеют электрические сети трёхфазного переменного тока с частотой 50 Гц.

Сетями переменного тока на предприятиях называют вторичные обмотки трансформаторов и идущие от них провода к потребителям электроэнергии.

Общая точка соединения фазных обмоток называется нейтралью. По характеру соединения с заземляющим устройством сети могут быть с заземлённой или с изолированной нейтралью.

На рис. 1.1 приведена схема трёхфазной сети с изолированной нейтралью.

Рис 1.1

Изолированной называется нейтраль, вообще не соединённая с заземляющим устройством, либо соединённая с ним через большое сопротивление (трансформатор напряжения). Сопротивление изоляции проводов - сопротивление проводов сети относительно заземляющего устройства при отключённой нагрузке и отключённом источнике тока, определяет опасно ли прикосновение человека к частям электроустановок, находящихся под напряжением. Чем меньше , тем выше электроопасность, т.е.  должно быть как можно больше. Сопротивление изоляции возникает из-за конечности сопротивления материала, изолирующего проводники сети, но даже если бы изолятор был идеальным,  всё равно присутствовало бы. Это объясняется тем, что между токоведущей жилой и стенкой, по которой проложены провода сети, образуется конденсатор, ёмкость которого зависит от протяжённости сети.

По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) сопротивление изоляции сети принимается чисто активным из условия Ом на каждом участке сети, разделённом предохранителями или выключателями.

Для непрерывного контроля качества изоляции применяется метод трёх вольтметров: к каждой фазе относительно заземляющего устройства подключаются вольтметры. Если сеть исправна, то все вольтметры показывают одно и то же значение напряжений. При неисправности изоляции вольтметр, подключенный к такой фазе, показывает напряжение ниже других. В общем случае по ПУЭ нормируемое значение сопротивления заземляющего устройства Ом. Для сетей, в которых мощность источников электроэнергии кВт, Ом. Для сетей, в которых токи замыкания на землю Ом

Схема трёхфазной сети с заземлённой нейтралью приведена на рис. 1.2, где - ноль рабочий - предназначен для питания электроприёмников фазным напряжением, - ноль защитный - предназначен для зануления.

Рис 1.2

Заземлённой называется нейтраль, непосредственно соединённая с заземляющим устройством, либо соединённая с ним через малое сопротивление (трансформатор тока).

В отличие от схемы с изолированной нейтралью, в данной схеме нейтраль заземлена посредством заземляющего устройства с сопротивлением , нормируемая величина которого равна сопротивлению заземляющего устройства в сети с изолированной нейтралью .

При эксплуатации трёхфазных сетей требуется строгое выполнение требований электробезопасности. Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

При неумелом обращении или несоблюдении установленных требований воздействие электрического тока представляет серьёзную опасность для человека.

2. РАСЧЁТЫ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИКОСНОВЕНИЯ

И ТОКОВ ЧЕРЕЗ ЧЕЛОВЕКА

Степень влияния тока на человека зависит от продолжительности действия, рода тока, пути прохождения тока, его частоты, сопротивления тела человека (последнее в расчётах принимается равным 1000 Ом).

Двухфазное (рис. 1.3) прикосновение – это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. Оно одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземлённой нейтралью.

Рис 1.3

Из рассмотрения схемы пути ток через тело человека (рис. 1.3) видно, что величина тока через человека () определяется только линейным напряжением сети и сопротивлением человека :.

Для устранения опасности двухфазного прикосновения применяются в основном технические средства безопасности: ограждения, блокировки, распределительные устройства закрытого типа и т.д.

Однофазное прикосновение – это прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением. Схема однофазного прикосновения в сети с заземлённой (рис. I.4а) и изолированной (рис I.4б)  нейтралью приведена на рис. I.4.

Рис 1.4

Для схемы с заземлённой нейтралью ток, проходящий через человека, и напряжение прикосновения равны:

                               (1.1)

где  - фазное напряжение сети; - сопротивление обуви; - сопротивление пола.

В том случае, когда (токопроводящая обувь: мокрая, кожаная обувь, подбитая гвоздями) и (бетонный пол),

,                                             (1. 2)

т.к..

Для схемы с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека, и напряжение прикосновения  равны:

                  (1.3)

                               (1.4)

где - сопротивления изоляции фаз А, В и С;  - сопротивление изоляции фазы; если , то . Для случая

                                             (1. 5)