Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра БТС

ОТЧЕТ по лабораторной работе №2

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью

Студент гр. 0323 Костюхина Э.В.

Студент гр. 0323 Марычева М.Ф.

Студент гр. 0323 Митяков Д.А.

Преподаватель Зенков А.Е.

2023

Цель работы

· Исследование режимов однофазного прикосновения человека;

· Изучение принципа действия зануления;

· Ознакомление с опасностями непрямого прикосновения при использовании защитного заземления и зануления.

Основные понятия и физические величины

Трехфазные четырехпроводные сети с заземленной нейтралью - наиболее часто применяемый в народном хозяйстве вид электрических сетей. Такие сети имеют большое экономическое преимущество: наряду с трехфазными приемниками напряжением 380 В (станки, насосы, вентиляторы и пр. силовое оборудование) от них могут получать питание без применения трансформаторов и однофазные приемники напряжением 220 В (сети освещения, переносные потребители и т.п.). С точки зрения электробезопасности данная сеть является не лучшей, так как в ней может создаваться целый ряд опасных ситуаций. Именно в таких сетях возникает большинство электротравм.

К наиболее опасным относится режим однофазного прикосновения, когда человек касается какой-либо токоведущей части (нарушает правила техники безопасности). Или касается корпуса приемника электроэнергии, не зная о том, что в нем есть неисправность типа замыкания фазы на корпус (здесь он правил техники безопасности не нарушает). Такой режим показан на рисунке

Рис. 1 Эквивалентная схема режима однофазного прикосновения

Здесь через а, b, с, 0 обозначены фазные провода и нулевой провод сети, Ro - сопротивление заземления нейтрали 0 источника электроэнергии, rа, rb, rc - сопротивления изоляции фаз, Rh=l кОм - сопротивление тела человека, O1 - точка с потенциалом земли. В сетях напряжением 380/220 В согласно действующим нормам Ro ? 4 Ом, т. е. всегда сопротивление Ro существенно меньше сопротивлений изоляции фаз. Поэтому в этих сетях токами утечки через изоляцию можно пренебречь, полагая, что в основном контур тока, проходящего через тело человека, замыкается через сопротивление Ro. Тогда в этом контуре напряжение, приложенное к телу человека (напряжение прикосновения), будет

так как Rh >> Ro, т. е. в сетях с глухим заземлением нейтрали сопротивление изоляции не ограничивает величину напряжения прикосновения. Ток через тело человека в режиме однофазного прикосновения всегда будет опасным для жизни.

Если в сети есть неисправности изоляции типа замыканий на землю, то опасность режима однофазного прикосновения возрастает. В качестве примера на приведена векторная диаграмма напряжений для случая прикосновения человека к фазе, а при замыкании фазы с на землю через сопротивление Rзам.

Рис 3 Эквивалентная схема режима прикосновения человека к заземленному корпусу неисправного приемника электроэнергии

Защитное заземление корпусов приемников электроэнергии, выполненное с соблюдением требований к заземляющему устройству (Rзаз ? 4 Ом), из-за влияния цепи заземления нейтрали Ro в этих сетях оказывается неэффективным:

т. е. всегда напряжение прикосновения к корпусу неисправного приемника будет больше допустимого; при этом опасные потенциалы относительно земли появляются и на нулевом проводе. Опасность режима существенно повышается, когда в качестве заземлителей используют батареи отопления, водопроводные трубы или другие металлические конструкции, случайным образом связанные с землей (>100 Ом).

Действенной мерой защиты от поражения током в режиме замыкания фазы на корпус является зануление - электрическая связь корпуса с нулевым проводом. При занулении замыкание фазы на корпус приводит к однофазному короткому замыканию. Ток короткого замыкания, протекающий по петле «фаза - нуль», должен вызывать срабатывание максимальной защиты и отключение поврежденного приемника. В случае неправильного выполнения зануления могут возникнуть различные опасные для жизни людей ситуации, изучаемые в настоящей лабораторной работе.

Обработка результатов

Установили схему стенда в исходное состояние: включили S1, S2, S5, S10, выключили S7, S8, S11, S16, переключатели S4, S6 перевели в нейтральное положение. Определили фазные напряжения источника электроэнергии U_ф=24В. Убедились, что напряжение смешения нейтрали равно нулю.

Анализ условий прямого прикосновения в системе TN

1. Переключателем S6 установили режим прямого прикосновения человека к фазе А.

2. Установили переключатель S13, S14, S15 в левое положение, измерили напряжения соответствующих фаз относительно земли, напряжение на корпусах и напряжение прикосновения. Результаты занесли в табл.1 №1.

3. Установили переключатель S13, S14, S15 в правое положение с другим сопротивлением фаз, измерили и записали результаты в табл.1 №2. Получили результаты, аналогичные п.2.

4. Установили выключателем S11 замыкание фазы С на землю. Измерили напряжение и записали в табл. 1 №3, 4 результаты при двух возможных сопротивлениях замыкания 50 и 100 Ом (устанавливаются переключателем S12). Получили, что Uh > Uф (Uф = 25В).

Таблица 1

прикосновение зануление заземление опасность

Рис 1.1 Схема прямого прикосновения человека к фазе A

Рис 1.2 Схема прямого прикосновения человека к фазе A при замыкании фазы C на землю

Оценка опасности заземления корпусов при непрямом прикосновении

1. Переключателем S6 установили режим прикосновения человека к корпусу КЗ, а выключателем S7 замкнули фазу на корпус (выключатель S11 должен быть отключен). Результаты измерений занесли в табл.2 №1. Убедились, что напряжение при непрямом прикосновении такое же, как и напряжение при прямом прикосновении к фазе А (табл.1 №1).

2. Выключателем S8 заземлили корпус, переключателем S9 установили Rзаз = 4 Ом. Измерили и занесли в табл. 2 значения соответствующих напряжений. Убедились, что при наличии заземления напряжение прикосновения уменьшается примерно до половины фазного напряжения, а на корпусах К1 и К2 появляется большое напряжение.

3. Переключателем S9 установили сопротивление заземления 100 Ом. Измерили напряжения и занесли их в табл. 2, убедились, что напряжение прикосновения становится близким к фазному, а на нулевом проводе значительно уменьшается. Выключателем S7 сняли замыкание фазы на корпус.

Защитное заземление без зануления корпуса запрещено. При выполнении защитного заземления (Rзаз = 4 Ом) напряжение прикосновения уменьшается, но незначительно (максимум в 2 раза).

Если заземлить корпус на элементы, случайным образом связанные с землей (Rзаз = 100 Ом), то напряжения прикосновения практически не будет отличаться от фазного, что крайне опасно:

Изучение принципа действия зануления

1. Переведя переключатель S4 в положение 1, замкнули фазу А на занулённый корпус К1-1. Убедились в автоматическом снятии напряжения со стенда (вольтметром измерили напряжения во всех положениях переключателя S3) и записали полученные результаты в табл. 3 №1.

2. Нарисовали схему замещения режима и показали на ней контур тока короткого замыкания и аппаратуру защиты, которая должна была сработать.

3. Переключатель S4 установили в среднее положение.

Рис 3 Схема действия принципа зануления

Оценка опасности зануления корпусов при непрямом прикосновении

1. Случай неправильно выбранной (завышенной) уставки срабатывания максимальной токовой защиты. Переведя переключатель S4 в положение 2, замкнули фазу А на занулённый корпус К1-2. В данном случае ток замыкания недостаточен для срабатывания предохранителя F: он не отключил повреждённый электроприёмник, автоматическое снятие напряжения со стенда не произошло. При этом напряжение на нулевом проводе и, соответственно, на всех корпусах неповреждённых электроприёмников К1-2 и К2 оказывается большим. Записали результаты в табл.4 №1. Переключатель S4 установили в среднее положение, отключив замыкание фазы А на корпус К1-2.

Рис 4.1 Схема с неправильно выбранной (завышенной) установки срабатывания максимальной токовой защиты

2. Случай обрыва нулевого провода или неправильной установки в нём выключателя нагрузки. Отключили выключателем S5 осветительную нагрузку Н. Измерили напряжения на занулённых корпусах К1 и К2 (возможное напряжение прикосновения при касании их человеком) при отключённом и включённом S10. С помощью S16 включили повторное заземление нулевого провода. Повторили измерения напряжений. Отключили S16 и включили S5.

Рис 4.2 Схема обрыва нулевого провода или неправильной установки в нем выключателя нагрузки

3. Случай обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю. Выключателем S11 замкнули фазу С на землю и S2 отключили рабочее заземление. Измерили напряжения на занулённых корпусах К1 и К2 исправных приёмников относительно земли при отключённом повторном заземлении нулевого провода. Повторили опыт, включив S16. Результаты занесите в табл. 4.

Рис 4.3 Схема обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю

Вывод

Оценка напряжений при однофазном прикосновении

При изменении сопротивления изоляции проводов напряжения прикосновения к фазе не меняется. При замыкании фазы с на землю происходит перекос фаз, а отсюда и увеличения напряжения на человеке. При увеличении сопротивления перекос сводится к минимуму, и соответственно уменьшается напряжение на человеке.

Опасности заземления корпусов электроприемников.

При заземлении установки происходит деление напряжения между R0 и Rзаз при этом напряжение прикосновения становится равным половине фазного. При увеличении сопротивления заземления человек оказывается под напряжением фазы, что является опасным.

Изучение принципа действия зануления.

При замыкании фазы на корпус зануленного приемника ток протекает по контуру фаза-ноль и ток достигает максимального значения, что приводит к срабатыванию защиты и снятию напряжения со стенда.

Опасности зануления корпусов при непрямом прикосновении.

1. В случае неправильно выбранной (завышенной) установки срабатывания максимальной токовой защиты:

При присутствии дополнительного сопротивления в цепи ток не достигает значения, при котором срабатывает защита и напряжение со стенда не снимается.

2. В случае обрыва нулевого провода или неправильной установки в нем выключателя нагрузки:

При выключенной нагрузке, в независимости от того включено или выключено повторное заземление нулевого провода, напряжение на обоих зануленных корпусах равно нулю.

При введении повторного заземления наблюдается увеличение напряжения прикосновения к уровню фазного. И появилось напряжение на занулении.

3. Случай обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю:

При выключенном повторном заземление нулевого провода напряжение на обоих зануленных корпусах опасно, т.к. стремится к Uф.

При включенном повторном заземление нулевого провода напряжение на обоих зануленных гораздо меньше, но все еще опасно.

Размещено на Allbest.ru