Материал: бждЛаб1

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Вычислительной техники

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Исследование условий электробезопасности в трёхфазных сетях с изолированной и с компенсированной нейтралями

Санкт-Петербург

2019

Цели работы:

• исследование опасности при однофазном прикосновении человека;

• изучение основных принципов защиты от поражения электрическим током;

• изучение опасности при аварийных режимах работы сети.

Общие сведения

Сети с изолированной или с компенсированной нейтралями применяются во многих ответственных электроустановках, в частности, на судах, в шахтах, карьерах, больницах, лабораториях и т.д., где недопустимо отключение питания даже при аварийной ситуации, например при замыкании фазы на землю. При нормальной работе сети прямое однофазное прикосновение человека к токоведущей части или непрямое (косвенное) прикосновение к токопроводящему корпусу приёмника электроэнергии, на который произошло замыкание фазы, менее опасно, чем подобные прикосновения в сети с глухозаземлённой нейтралью.

Общий вид таких сетей для анализа безопасности приведён на рис.1, а внешний вид лабораторного стенда показан на рис.2.

Рис.1. Электрическая схема сети для анализа безопасности с контурами возможных токов

В работе исследуются следующие физические величины: напряжение однофазного прикосновения U_h, сопротивление изоляции фаз (R_A, R_B, R_C), ёмкость фаз относительно земли (C_А, С_В, С_С), сопротивление защитного заземления R_заз.

Напряжение прикосновения может быть от близкого к нулю до фазного при неаварийном режиме: 0<U_h<U_ф, и только при замыкании другой фазы на землю – от фазного до линейного: U_ф<U_h<U_л.

Рис.2. Внешний вид стенда

Этот стенд имитирует трёхфазную сеть, работающую в режиме с изолированной или компенсированной нейтралью.

Переменные резисторы R_A, R_B, R_C и конденсаторы С_A, C_B, C_C имитируют сопротивления изоляции и емкости фаз сети относительно земли; их значения 2, 10, 50, 250, 500 кОм, ∞ и 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0; 10 мкФ устанавливаются переключателями S8-S13. Выключателем S7 устанавливается режим замыкания фазы B на землю через сопротивление Rзам = 100 Ом. Однофазное прикосновение человека имитируется подключением резистора R_h = 1 кОм к фазе а сети или корпусу приемника электроэнергии (переключатель S4); выключателем S5 выполняется замыкание фазы а на корпус электроприемника. Последний может быть заземлен через сопротивление Rз, значения которого 0,1; 1 или 100 Ом устанавливается переключателем S6. С помощью вольтметра и переключателя S3 можно измерить напряжение смещения нейтрали U₀, напряжения фаз сети относительно земли U_ф-з и напряжения U_пр.

При большой ёмкости сети эквивалентные сопротивления фаз относительно земли равны между собой (сопротивление R_h не нарушает их симметрию), поэтому напряжение прикосновения равно фазному напряжению. Если ёмкость C_ф невелика, то эквивалентные сопротивления становятся неравными (меньше у фазы A при прикосновении к ней человека); напряжение U_А01 становиться меньше фазного, а напряжения U_В01, U_С01 возрастают и становятся больше фазных. В случае замыкания фазы на землю при небольших C_ф напряжение U_В01 близко к нулю, а U_А01 и U_С01 близки к U_л.

Защитное заземление – преднамеренное соединение токопроводящих частей электрооборудования с землёй. Напряжение прикосновения при этом снижается до безопасного значения вследствие перераспределения напряжений между фазами сети и землёй.

Согласно ГОСТ 12.1.030-84 сопротивление защитного заземления корпуса электрооборудования R_заз в системе IT при напряжении до 1 кВ не должно превышать 4 Ом (если мощность генератора или трансформатора больше 100 кВ*А) либо 10 Ом (если мощность меньше 100 кВ*А).

Допустимое напряжение прикосновения U_hдоп=20 В. Допустимая сила тока прикосновения I_hдоп = 6 мА.

Обработка результатов

1) Анализ условий опасности прямого прикосновения к сети it

Условия безопасности рассматриваются в двух случаях – при исправной изоляции фаз сети (когда ) и при наличии в ней неисправностей типа замыканий на землю.

Рис.3. Прямое прикосновение человека к сети IT

Напряжение прикосновения рассчитывалось по следующей формуле:

где - фазное напряжение источника электроэнергии; - активные проводимости изоляции фаз; , .

Табл.1. Прямое прикосновение человека к сети IT

Рис.4. Зависимость рассчитанного напряжения прикосновения от сопротивления фаз Rф

Рис.5. Зависимость экспериментального напряжения прикосновения от сопротивления фаз Rф

2) Изучение принципа действия защитного заземления

Рис.6.Прикосновение человека к заземлённому корпусу

Табл.2. Непрямое прикосновение человека к сети IT