ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ В СЕТЯХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Цель работы:

Изучить влияние различных факторов и параметров сети на исход поражения человека электрическим током в се­тях с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

Электрические сети и электроустановки принято разделять на две группы: напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000В.

По количеству токонесущих проводов электросети подразде­ляются на однопроводные, двухпроводные, трехпроводные и четырехпроводные.

Трехпроводные сети переменного тока - сети трех­фазного тока с изолированной нейтралью; четырехпроводные сети - сети трехфазного тока с заземленной нейтралью и нуле­вым проводом.

В сетях с напряжением до 1000 В величина тока, протекающе­го через человека, зависит прежде всего от режима нейтрали цепи, активной и емкостной проводимости проводов относи­тельно земли, а также условий прикосновения и параметров электрической сети.

Ток, протекающий через тело человека, при прикосно­вении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы (ри­сунок) определяется по формуле



где Z_С - комплекс полного сопротивления изоляции по отношению к земле.



Сети с изолированной (а) и глухозаземленной (б) ней­тралью При симметричной изоляции фаз, т.е. при



получим



Ток, проходящий' через человека, тем меньше, чем больше сопротивление между проводами и землей.

Если емкостью фаз пренебречь, что возможно для се­тей напряжением до 1000В и протяженностью до 1 км, и при­нять, сопротивление фазы равно активному сопротивлению, то величину тока через человека можно определить по форму­ле



При большой емкости фаз, т.е. при большой протя­женности сети, ток через человека определяется по формуле



Из формулы видно, что в сети с изолированной ней­тралью, при емкости фаз равной или близкой к нулю, ток через человека при однополосном прикосновении зависит от вели­чины r. При большом r ток через человека может не превы­шать значения порогового неотпускающего тока (ГОСТ 12.1.038-82) и при хорошей изоляции фазных проводов (r), но больших значениях емкости между фазами и землей может достигать опасных для жизни значений. Следовательно, чтобы сеть с изолированной нейтралью считалась относительно безопасной, должно выполнятся условие: сопротивление изоляции проводов относительно земли должно иметь мак­симальное значение, а емкость минимальное.

При замыкании одной из фаз на землю (т.е. аварийный режим) в сетях с изолированной нейтралью опасность пора­жения резко возрастает. При этом напряжение поврежденной фазы составляет небольшую часть от фазного напряжения, на­пряжение исправных фаз резко возрастает до линейного зна­чения. В этом случае ток через человека при его прикоснове­нии к исправной фазе определяется по формуле



При нормальном режиме работы сети с глухозаземленной нейтралью сила тока, проходящего через тело челове­ка при прикосновении к одной из фаз сети (рис. 1.1) будет рав­на



где R₀ - сопротивление заземления нейтрали.

По ГОСТ 12.1.030-81 сопротивление заземления нейтра­ли составляет несколько Ом, сопротивление тела человека не ниже 1000 Ом. Следовательно, без большой ошибки сопро­тивлением r_О можно пренебречь и считать, что человек оказы­вается под фазным напряжением. Тогда



и ток, проходящий через человека, не зависит от сопротивле­ния изоляции и емкости относительно земли и может достиг­нуть величины, опасной для жизни человека.

При аварийном режиме, когда одна из фаз замкнута на зем­лю через относительно малое сопротивление, ток, проходя­щий через человека, касающегося нормальной фазы, опреде­ляется следующим уравнением:



где r - сопротивление замыкания.

При этом напряжение фаз относительно земли мало изменяется. Напряжение, приложенное к человеку, определя­ется по формуле



и мало отличается по величине от фазного напряжения источ­ника.
Вариант 7:



Зависимости величины протекающего через человека тока для трехпроводной сети с изолированной нейтралью (А) и с глухозаземленной нейтралью (Б) от следующих величин:

а) величины сопротивления изоляции фаз , при и . Результаты в таблице 1

Таблица 1

	1	2	5	10	400	∞
А	150	125	78	50	3	0
Б	195	198	199	199	199	200

График зависимости















б) величины емкости фаз относительно земли при и . Результаты в таблице 2
Таблица 2

	0	0,1	0,2	0,5	1	1,5
А	0	29	60	104	155	175
Б	199	200	200	200	200	200

График зависимости













в) сопротивления тела человека, и . Результаты в таблице 3

Таблица 3

	1	2	4	5	10	∞
А	150	97	51	40	21	0
Б	200	115	55	42	22	0

График зависимости















Вывод:

В ходе лабораторной работы мы проводили исследование безопасности в сетях трехфазного тока с напряжением до 1000В. Мы изучали влияние различных факторов и параметров сети на исход поражения человека электрическим током в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью. В ходе работы были сняты зависимости величины протекающего через человека тока от следующих величин:

а) величины сопротивления изоляции. Мы установили, что при схеме с глухозаземленной нейтралью значение силы тока, проходящего через человека практически не изменяется и равно 200мА. При схеме с изолированной нейтралью максимальное значение 150мА, а минимальное 0мА при бесконечно большой величине сопротивления фаз, что является наиболее безопасным вариантом.

б) величины емкости фаз. Мы установили, что при схеме с глухозаземленной нейтралью значение силы тока, проходящего через человека практически не изменяется и равно 200мА. При схеме с изолированной нейтралью максимальное значение 175мА, а минимальное 0мА при использовании проводов с нулевой емкостью фаз, что является наиболее безопасным вариантом.

в) сопротивления тела человека. Мы установили, что при схеме с глухозаземленной нейтралью значение силы тока, проходящего через человека, имеет наибольшее значение при минимальном значении сопротивления человека 1кОм и равно 200мА, а минимальное при бесконечно большом сопротивлении человека. При схеме с изолированной нейтралью максимальное значение 150мА, а минимальное 0мА при бесконечно большой величине сопротивления человека, что является самым безопасным вариантом.