12695

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1кВ

Лабораторная работа

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1кВ Отчет по лабораторной работе № 1 по дисциплине безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях Цель работы – исследовать опасность прикосновения человека к фазно

Русский

2013-05-03

313.5 KB

45 чел.

АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1кВ

Отчет по лабораторной работе № 1

по дисциплине «безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях»

Цель работы –  исследовать опасность прикосновения человека к фазному проводу электрической сети напряжением до 1 кВ в ее нормальном и аварийном состояниях в зависимости от режима нейтрали источника питания сети, активного сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли, а также сопротивления в цепи тела человека.

Краткие теоретические сведения:

Трехфазные сети напряжением до 1 кВ в зависимости от режима нейтрали источника питания разделяются на сети с глухозаземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью.

В случае прикосновения человека к фазному проводу сети или к корпусу оборудования, например, при пробое изоляции, через тело человека на землю проходит ток, который затем через землю, сопротивление изоляции проводников и заземление нейтрали (при его наличии) возвращается к источнику питания (обмоткам трансформатора). Такое прикосновение называется однофазным. Реже на практике реализуется двухфазное включение человека в цепь тока. При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение. Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося одновременно к двум фазам, равен отношению линейного напряжения, под которым оказалось тело человека, к его электрическому сопротивлению.

Анализ опасности электрических сетей сводится, прежде всего, к определению тока, проходящего через тело человека.

а      б

Рисунок1- Схема трехфазной четырехпроводной сети:

а – схема замещения; б – расчетная схема

Исследования проводят на моделирующем стенде БЖ 6/1 «Электробезопасность трехфазных сетей». На лицевой панели стенда  приведена схема трехфазной сети, питающейся от вторичных обмоток трансформатора; стилизованная фигурка человека, размещены индикаторные и коммутационные устройства, позволяющие моделировать трехфазные сети напряжением до 1 кВ: трехпроводную с изолированной нейтралью и четырехпроводную с глухозаземленной нейтралью как в нормальном, так и в аварийном режимах работы.

Такая схема замещения позволяет рассмотреть сеть с глухозаземленной нейтралью, если принять Y0=1/R0, или трехпроводную сеть с изолированной нейтралью, если положить YN = Y0 = 0.

Расчетные формулы:

1.) Для расчета Ih при нормальном режиме работы используются условия и формулы:

;

;

Rе = 1; 2,5; 10; 25; 100.

Uф = 220 В; Rh = 5000 Ом; Се = 0,02 мКф.

- в сети с изолированной нейтралью

или

- в сети с глухозаземленной нейтралью  

2.) Для расчета зависимости тока, проходящего через тело человека при прямом прикосновении к фазному проводу, от емкости проводов относительно земли принимаются условия и формулы:

;

;

Се = 0; 0,02; 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5.

Uф = 220 В; Rh = 5000 Ом; Rе = 25000 Ом.

- в сети с изолированной нейтралью

или

- в сети с глухозаземленной нейтралью

3.) Для расчета влияния активного сопротивления в цепи тела человека Rh на значение тока Ih, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазному проводу сети с изолированной и с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме ее работы принимаются условия и формулы:

Rh= 1; 5; 10 кОм

Uф = 220 В; Rе = 25000 Ом

- в сети с изолированной нейтралью

или

- в сети с глухозаземленной нейтралью

4.) Для сравнительного анализа опасности прикосновения человека к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью при аварийной ситуации (замыкании фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока Rзм), принимаются условия и формулы:

R0 = 4 Ом; Rh= 4000 Ом; Rзм= 10; 100; 1000; Uф = 220 В

- в сети с изолированной нейтралью

- в сети с глухозаземленной нейтралью

5.) Для исследования характера влияния сопротивления в цепи тела человека, прикоснувшегося к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью, на значение тока Ih, протекающего через человека, При аварийной ситуации (замыкании фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока Rзм), принимаются условия и формулы:

Uф = 220 В; R0 = 4 Ом; Rзм = 100 Ом

- в сети с изолированной нейтралью

- в сети с глухозаземленной нейтралью

Таблицы и графики

Таблица 1-зависимость тока Ih от сопротивления Re изоляции проводов сети Се= 0

режим нейтр.сети           

 

Re,кОм

1

2,50

10,00

25,00

100,00

бесконеч.

изолированная нейтраль

 

Ih,теор.

41,25

37,71

26,40

16,50

5,74

0,00

 

 

Ih,эксп.

43

39,00

27,00

17,00

6,00

4,00

глухозаземленная нейтраль

 

Ih,теор.

44

44

44

44

44

44

 

 

Ih,эксп.

46

46,00

46,00

46,00

46,00

46,00

Рисунок 1- эависимость экспериментального тока Ihэксп от сопротивления Re при изоляции проводов сети Се= 0.

Таблица 2- зависимость тока Ih от емкости Се проводов сети относительно земли при Re= бесконечности.

режим нейтр.сети

Cе,мКф

0

0,02

0,10

0,25

0,50

1,00

2,50

изолированная нейтраль

Ih,теор.

15,68

16,98

18,57

29,63

39,87

42,55

44

Ih,эксп.

17

17,00

20,00

31,00

40,00

44,00

46

глухозаземленная нейтраль

Ih,теор.

44

44

44,00

44,00

44,00

44,00

44

Ih,эксп.

46

46,00

46,00

46,00

46,00

46,00

46

Рисунок 2- зависимость тока Ihэксп от емкости Се проводов сети относительно земли при Re= бесконечности.

Таблица 3- Зависимость тока Ih, мА, и напряжения UА, В, от сопротивления Rh при RE = 100 и СЕ = О

режим нейтр.сети

Rh,кОм

1,00

5,00

10,00

изолированная нейтраль

Ih,теор.

16,30

12,57

9,78

Ih,эксп.

25,00

17,00

12,00

Uа,эксп.

105,00

114,00

131,00

глухозаземленная нейтраль

Ih,теор.

220,00

44,00

22,00

Ih,эксп.

240,00

47,00

21,00

Uа,эксп.

216,00

217,00

217,00

Рисунок 3- Зависимость тока Ihэксп,мА от сопротивления Rh при RE = 100 и СЕ=О

Рисунок 3.1- Зависимость напряжения UАэксп, В,от сопротивления Rh при RE=100 и СЕ = О

Таблица 4- Зависимость тока Ih, мА, и напряжения UА, В, от сопротивления  замыкания Rзм фазы В или С на землю

режим нейтр.сети

Rзм,кОм

10,00

100,00

1000,00

изолированная нейтраль

Ih,теор.

81,89

77,54

65,12

Ih,эксп.

82,00

79,00

65,00

Uа,эксп.

350,00

342,00

290,00

глухозаземленная нейтраль

Ih,теор.

53,20

45,24

44,13

Ih,эксп.

54,00

48,00

47,00

Uа,эксп.

250,00

222,00

218,00

Рисунок 4- Зависимость тока Ihэксп от сопротивления  замыкания Rзм фазы В или С на землю

Рисунок 4.1- Зависимость напряжения UА, В, от сопротивления  замыкания Rзм фазы В или С на землю

Таблица 5- Зависимость тока Ih, мА, и напряжения UА, В, от сопротивления Rh в цепи тела человека

режим нейтр.сети

Rh,кОм

1,00

5,00

10,00

изолированная нейтраль

Ih,теор.

376,00

79,32

37,45

Ih,эксп.

376,00

80,00

38,00

Uа,эксп.

320,00

343,00

346,00

глухозаземленная нейтраль

Ih,теор.

226,19

45,24

22,62

Ih,эксп.

244,00

48,00

22,00

Uа,эксп.

220,00

220,00

220,00

Рисунок 5- Зависимость тока Ihэксп от сопротивления Rh в цепи тела человека

Рисунок 5.1- Зависимость напряжения UА, В, от сопротивления Rh в цепи тела человека

Вывод:

В результате проведенной лабораторной работы были сделаны выводы, что в сети с глухозаземленной нейтралью в случае прикосновения человека к фазе Ih не зависит от сопротивления изоляции и емкости проводников А, В, С решающее значение имеют сопротивление обуви и основания, на котором стоит человек. Применение электрозащитных средств: диэлектрических галош, изолирующих подставок, диэлектрических ковров, а также наличие диэлектрического пола в помещении позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности. При неблагоприятных обстоятельствах (например, при сырой обуви и токопроводящих полах) можно принять Rоб= Roc= 0 - ситуация представляет серьезную опасность для жизни человека.

Ток сети с изолированной нейтралью, проходящий через человека, зависит от фазного напряжения, сопротивления изоляции проводников относительно земли и сопротивления в цепи тела человека. В условиях сырости можно принять Rоб = Rос= 0, и тогда решающее значение приобретает сопротивление изоляции. Если оно удовлетворяет требованиям Правил устройства электроустановок, т. е. RE 500 кОм, то Ih не может достичь опасных значений.

В аварийном режиме часто реализуется ситуация, при которой Rзм существенно больше R0 и одновременно Rзм<< Rh. При этом условии сравнительный анализ показывает, что в сети с изолированной нейтралью человек оказывается под напряжением прикосновения Uпр, близким к линейному Uл, что более опасно, нежели в сети с глухозаземленной нейтралью, где Unp не превышает фазного напряжения. Для обоих видов сетей характерно уменьшение опасности поражения током при увеличении Rh.

 

Ответы на контрольные вопросы:

1). Тяжесть поражения зависит от значения тока, пути протекания его через тело человека, длительности воздействия, индивидуальных особенностей человека и некоторых других факторов (воздушные условия рабочей среды и др.).

2). Реже на практике реализуется двухфазное включение человека в цепь тока. При двухфазном прикосновении человек попадает под линейное напряжение. Ток, проходящий через тело человека, прикоснувшегося одновременно к двум фазам, равен отношению линейного напряжения, под которым оказалось тело человека, к его электрическому сопротивлению.

3). Трехфазные сети напряжением до 1 кВ в зависимости от режима нейтрали источника питания разделяются на сети с глухозаземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью.

Глухозаземленная нейтраль нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная непосредственно к заземляющему устройству.

4). Изолированная нейтраль нейтраль генератора (трансформатора), не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и т. п.

5). Следовательно, ток, проходящий через человека, зависит от фазного напряжения, сопротивления изоляции проводников относительно земли и сопротивления в цепи тела человека. В условиях сырости можно принять Rоб = Rос= 0, и тогда решающее значение приобретает сопротивление изоляции. Если оно удовлетворяет требованиям Правил устройства электроустановок, т. е. RE 500 кОм, то Ih не может достичь опасных значений. С увеличением емкости фаз относительно земли ток Ih растет и может достичь опасных значений.

6). в сети с глухозаземленной нейтралью в случае прикосновения человека к фазе Ih не зависит от сопротивления изоляции и емкости проводников А, В, С и PEN относительно земли. При этом решающее значение имеют сопротивление обуви и основания, на котором стоит человек. Применение электрозащитных средств: диэлектрических галош, изолирующих подставок, диэлектрических ковров, а также наличие диэлектрического пола в помещении позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности.При неблагоприятных обстоятельствах (например, при сырой обуви и токопроводящих полах) можно принять Rоб= Roc= 0. Тогда ситуация представляет серьезную опасность для жизни человека.

7). В аварийном режиме часто реализуется ситуация, при которой Rзм существенно больше R0 и одновременно Rзм<< Rh. При этом условии сравнительный анализ формул (19) и (21) показывает, что в сети с изолированной нейтралью человек оказывается под напряжением прикосновения Uпр, близким к линейному Uл, что более опасно, нежели в сети с глухозаземленной нейтралью, где Unp не превышает фазного напряжения. Для обоих видов сетей характерно уменьшение опасности поражения током при увеличении Rh.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50718. Исследование распределения напряжений в эллиптическом и коническом днищах 441.5 KB
  Расчет напряжений и деформаций в днищах нагруженных внутренним давлением. Экспериментальное определение напряжений и деформаций в днищах. Анализ результатов теоретической и экспериментального исследования напряженного...
50719. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ 595.5 KB
  Экспериментальное определение основных соотношений между токами, напряжениями и мощностями в симметричных и несимметричных цепях. Исследование различных режимов работы трехфазной цепи. Выяснение практической роли нейтрального провода.
50720. Анализ напряженного состояния аппарата, нагруженного внутренним давлением и изгибающим моментом 253.5 KB
  Из приведенных соотношений видно что напряжения вызванные внутренним давлением р постоянны не зависят от положения сечения на оболочке. При изгибе колонны в её стенках возникают нормальные в меридиональном направлении а также касательные напряжения которыми в виду их малости можно пренебречь. Меридиональные напряжения определяются по...
50721. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 213.5 KB
  Цель работы Совершенствование навыков снятия вольтамперных характеристик ВАХ нелинейных элементов. Некоторые нелинейные элементы на отдельных участках ВАХ имеют малое стабилитрон или отрицательное терморезистор динамическое сопротивление. Для снятия таких ВАХ необходимо предусмотреть включение в схему эксперимента последовательно с нелинейным элементом добавочного резистора Rд рис. ВАХ линейного резистора проходит через начало координат поэтому для ее построения достаточно экспериментально получить одну точку.
50722. Определение молярной массы и плотности газа 35 KB
  Вычисление молярной массы воздуха Вычисление плотности воздуха Вычисление границ неисключенных систематических погрешностей отдельных измерений: Вычисление границы относительной погрешности результата измерения молярной массы воздуха...
50723. Використання покажчиків для роботи з функціями 37 KB
  Тема: Використання покажчиків для роботи з функціями. Ціль роботи: виробити практичні навички в написанні програм з функціями й у використання покажчиків для роботи з функціями. Обладнання: ПК,ПО Borland C++
50724. Використання спадкування для створення ієрархії класів 37 KB
  Тема: використання спадкування для створення ієрархії класів. Ціль роботи: одержати навички у використанні спадкування для створення похідних класів при простому спадкуванні. Обладнання: ПК, ПО Borland C++
50725. Використання віртуальних і покажчиків для роботи з обєктами класів 38.5 KB
  Тема: Використання віртуальних і покажчиків для роботи з обєктами класів. Ціль роботи: вивчити і навчитися використовувати віртуальні функції в мові С++. Обладнання: ПК,ПО Borland C++