Влияние режима нейтрали, параметров сетей (сопротивление изоляции и емкости проводов относительно земли), режима работы сети (нормальная и аварийная) на исход поражения током при прикосновении к какой-либо фазе

Вариант №2

Цель работы: исследовать влияние режима нейтрали, параметров сетей (сопротивление  изоляции и емкости проводов относительно земли), режима работы сети (нормальная и аварийная) на исход поражения током при прикосновении к какой-либо фазе.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Всеслучаи поражения человека током являются результатом замыкания электрической цепи через тело человека т.е результатом прикосновения человека не менее чем к 2 точкам цепи, имеющим разные потенциалы.

Опасность зависит от следующих фокторов:

1. схемы включения человека в сеть (одно- ,двухфазное)
2. сопротивления тела человека
3. напряжения сети
4. схемы самой сети (двухфазная, трехфазная, 3-х или 4-х проводная)
5. режима ее нейтрали (изолированная или заземленная нейтраль)
6. степени изоляции токоведущих частей относительно земли
7. величины емкости токоведущих частей относительно земли.

Двухфазное включение. К телу человека прикладывается наибольшее сопротивлениев сети – линейное, а ток через человека иеет наибольшее значение:

 где

- линейное напряжение, т.е напряжение между фазными прводами сети, В;

- фазное напряжение т.е напряжение между началом и концом обмотки питающего сеть трансформатора (генератора) или фазным и нулевым проводом сети, В;

 - сопротивление тела человека=1000 Ом.

Однофазное включение.  Менее опасно, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается множеством факторов.

Рис. 1 Случаи включения человека в цепь тока:

а) -  двухфазное включение; б) и в) – однофазное включение

В трехфазной цепи с изолированной нейтралью сила тока определяется по формуле:

, где

С- емкость провода относительно земли, Ф

w – угловая частота, с^-1.

В воздушных сетях .

В кабельных сетях , где

 - емкостное сопротивление, Ом.

Напряжение прикосновения определяется выражением: .

В сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

Рис. 2 Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы.

При аварийном режиме, когда имеется место замыкания фазы на землю через малое активное сопротивление, получим:

Напряжение прикосновения определяется:

.

Рис. 3  Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали.

При нормальном режиме работы сети сила тока, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз определяется выражением:

, где

R_з – сопротивление заземления нейтрали.

Напряжение прикосновения определяется, как:

При аварийном режиме, когда одна из фаз, сети замкнута на землю через  относительно малое активное сопротивление, сила тока, проходящего через тело человека:

Напряжение прикосновения:

Если сопротивление замыкания провода счиать равным 0, получим:

Рис.4  Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при нормальном режиме.

Рис. 5 Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Методика проведения эксперимента заключается в измерении силы тока, проходящего через тело человека и напряжения прикосновения в различных сетях , схемы и параметры которых иметируются на стенде 0Т-9А.

По величине тока, проходящего через тело человека, оценить опасность прикосновения к фазе 2-х трехфазных сетей:

- трехпроводной с изолированной нейтралью

- четырех проводной с заземленной нейтралью

В каждой сети рассмотреть 2 случая прикосновения:

- при нормальном режиме работы

- при аварийном режиме работы.

Параметры обеих сетей – линейное напржение.

Величина тока I_h и напряжения прикосновения U_h  при прикосновении к проводу в трехфазной трехпроводной сети.

Таблица 1

Величина тока I_h и напряжения прикосновения U_h  при прикосновении к проводу в трехфазной четырехпроводной сети.

Таблица 2

U_{ф ср}≈120 В

1. R_A= R_B= R_C= R=15 кОм;
2. C_A= C_B= C_C=0,3 мкФ;
3. Сопротивление заземления провода на землю r_зм=1,5 Ом;
4. Сопротивление заземления нейтрали R_з=3,5 Ом

Для трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью:

1. Рассчитать силу тока I_h, проходящей через тело человека при касании к фазному проводу при нормальном режиме работы сети:

,

2. Рассчитать силу тока I_h, при аварийном режиме.

,

3. Для обоих случаев рассчитать напряжение прикосновения U_h.

При нормальном режиме:

При аварийном режиме:

4. ___________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Для трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью:

1. Рассчитать силу тока I_h, проходящей через тело человека при нормальном режиме работы сети:           

,

2. Рассчитать силу тока I_h, при аварийном режиме.

3. Для обоих случаев рассчитать напряжение прикосновения U_h.

При нормальном режиме

При аварийном режиме

4. ____________________________________________________________________

______________________________________________________________________

Вывод:  В ходе лабораторной работы были получены навыки для исследования влияния режима нейтрали, параметров сетей (сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли), режима работы сети (нормальный и аварийный) на исход поражения током при прикосновении к какой-либо фазе. По полученным данным и произведенным расчетам пришли  к заключению