- •Анализ условий опасности прямого прикосновения в системе tn
- •Прямое прикосновение к фазе а
- •Прямое прикосновение к фазе а при заземленной фазе с
- •Оценка опасности заземления корпусов при непрямом прикосновении
- •Изучения принципа действия зануления
- •Оценка опасности зануления корпусов при непрямом прикосновении
- •4.1. Случай неправильно выбранной (завышенной) уставки срабатывания максимальной токовой нагрузки
- •4.2. Случай обрыва нулевого провода или неправильной установки в нем выключателя нагрузки
- •4.3. Случай обрыва цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра безопасности жизнедеятельности
отчет
по лабораторной работе № 2
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Тема: Исследование условий электробезопасности в трёхфазных сетях с заземлённой нейтралью
Студенты гр. |
|
|
|
Преподаватель |
Овдиенко Е.Н. |
Санкт-Петербург
2021
Цели работы
Исследование режимов однофазного прикосновения человека;
Изучение принципа действия зануления;
Ознакомление с опасностями непрямого прикосновения при использовании защитного заземления и зануления.
Описание основных исследуемых физических величин, видов воздействия тока на человека, предельно допустимых значений напряжений и токов
Согласно существующим правилам электроустановки напряжением до 1000 В в жилых домах, общественных и промышленных зданиях, а также наружные установки, должны получать питание от источника, как правило, с глухозаземленной нейтралью. Общий вид таких сетей для анализа безопасности приведен на рисунке 1.
Рисунок 1. Электрическая схема сети для анализа безопасности с контурами возможных токов
Системы, состоящие из сети и электроприемников, условно могут быть обозначены как TN-C, TN-S и TN-C-S. Первая буква обозначает отношение нейтрали к земле: нейтраль источника соединена с землей, то есть выполнено рабочее заземление, а вторая буква - отношение корпуса электроприемника к нейтрали: по существующим правилам электробезопасности он должен быть соединен с нейтралью. Обозначение N-C означает, что нейтральный и защитный провода являются общими; N-S - нейтральный и защитный провода отделены друг от друга; N-C-S - защитный провод на каком-то участке отделен от общего. Применение защитного заземления в такой системе запрещено!
Трехфазные четырехпроводные сети с заземленной нейтралью имеют большое экономическое преимущество: наряду с трёхфазными приёмниками напряжением 380 В от них могут получать питание без применения трансформаторов и однофазные приёмники напряжением 220 В. По условиям электробезопасности данная сеть является не лучшей, поскольку в ней может создаваться целый ряд опасных ситуаций.
Прямое однофазное прикосновение в такой системе очень опасно. Напряжение прикосновения определяется в основном значением фазного напряжения Uф из-за малого сопротивления рабочего заземления нейтрали R0 (нормируемое значение R0 =< Ом для 220 В) и практически не зависит от сопротивлений и ёмкостей фаз относительно земли:
При замыкании в такой сети какой-либо фазы на землю, например фазы С, напряжение прикосновения становится больше фазного, но может быть скорее всего ближе к фазному, чем к линейному:
Защитное заземление без зануления корпуса запрещено. При выполнении защитного заземления с соблюдением требований к заземляющему устройству (Rзаз = 4 Ом) напряжение может быть уменьшено максимум в два раза, а если заземлить корпус на элементы, случайным образом связанные с землей ( например Rзаз = 100 Ом), то напряжение прикосновения практически не будет отличаться от фазного напряжения:
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в таблице.
Обработка результатов экспериментов:
Анализ условий опасности прямого прикосновения в системе tn
Прямое прикосновение к фазе а
Сопротивления фаз, кОм |
Напряжения фаз и корпусов, В |
||||||||||
RA |
RB |
RC |
Rзам |
Rзаз |
UA01 |
UB01 |
UC01 |
UK1, U0 |
UK2 |
UK3, Uh |
|
5 |
5 |
5 |
- |
- |
25 |
27 |
23 |
0 |
0 |
25 |
|
150 |
150 |
150 |
- |
- |
25 |
27 |
23 |
0 |
0 |
25 |
Рисунок 1. Прямое включение к фазе А
Сопротивления фазы А:
R_hA = R_h*R_a / (R_h + R_a)
R_hA1 = 1кОм*5кОм/(1кОм+5кОм) = 833,3 Ом
R_hA2 = 1кОм*5кОм/(1кОм+150кОм) = 993,4 Ом
Напряжение через тело человека и на нагрузке R_0:
U_h = U_Ra = U_a * R_hA / (R_ha + R_0)
U_0 = U_a * R_0 / (R_hA+R_0)
U_h1 = 218 В
U_01 = 2 В
U_h2 = 219 В
U_02= 1 В
Векторная диаграмма 1.
Вывод:
При прямом прикосновении к фазе А напряжение прикосновения зависит от фазного напряжения и практически не зависит от сопротивления изоляции. При фазном напряжении через тело человека протекает фибрилляционный ток.
Прямое прикосновение к фазе а при заземленной фазе с
Сопротивления фаз, кОм |
Напряжения фаз и корпусов, В |
||||||||||
RA |
RB |
RC |
Rзам |
Rзаз |
UA0 |
UB0 |
UC0 |
UK1, U0 |
UK2 |
UK3, Uh |
|
150 |
150 |
150 |
0,05 |
- |
32 |
34 |
12 |
9 |
9 |
32 |
|
150 |
150 |
150 |
0,1 |
- |
26 |
28 |
21 |
1 |
1 |
26 |
Рисунок 2. Прямое прикосновение к фазе А при заземлённой фазе С.
После того, как замкнули фазу C на землю, напряжение прикосновения возросло и стало больше фазного (фазное + U_0):
U_h = Ua*(Rh/(R0+Rh)) + U_0
U_0 = U_c * R_0 / (R_0 + R_зам)
Напряжение через тело человека и на нагрузке R_0 :
U_h1 = 235,4 В = 206 В
U_01 = 16,3 В = 14 В
U_h2 = 227,6 В =212 В
U_02 = 8,4 В =8 В
Векторная диаграмма 2.
Вывод:
После замыкания одной из фаз на землю, измеренное напряжение прикосновения получилось больше фазного, но меньше линейного. Отсюда: чем выше сопротивление замыкания, тем выше падение напряжения на нем, и тем меньше оно возрастает на человеке.
Оценка опасности заземления корпусов при непрямом прикосновении
Сопротивления фаз, кОм |
Напряжения фаз и корпусов, В |
|||||||||
RA |
RB |
RC |
Rзам |
Rзаз |
UA0 |
UB0 |
UC0 |
UK1, U0 |
UK2 |
UK3, Uh |
150 |
150 |
150 |
- |
- |
25 |
27 |
23 |
0 |
0 |
25 |
150 |
150 |
150 |
- |
0,004 |
11 |
36 |
33 |
14 |
14 |
11 |
150 |
150 |
150 |
- |
0,1 |
23 |
28 |
24 |
3 |
3 |
23 |
Упрощённая схема:
Рисунок 3. Непрямое прикосновение к фазе А.
Векторная диаграмма 3. Первый и второй эксперимент.
Вывод:
При сопротивлении заземления в 4 Ом, напряжение прикосновения уменьшается до половины фазного, а вот при сопротивлении заземления в 100 Ом напряжение прикосновения практически не отличается от фазного. Следует вывод, что заземление без зануления корпуса запрещено проводить, так как в этом случае напряжение прикосновения зависит от R_заз: чем оно больше – тем больше падение напряжения на человеке, подключенном параллельно, чем ближе оно к нулю, тем ближе U_h к половине фазного.