1. Общие сведения

Анализ травматизма на производстве показывает, что на долю электротравм со смертельным исходом приходится до 40 % от общего количества и до 80 % смертельных случаев происходит на электроустановках напряжением до 1000 В. Степень безопасности эксплуатации электроустановок в значительной степени зависит от состояния изоляции токоведущих частей, особенно в сетях с изолированной нейтралью, в которых ток через человека, коснувшегося одной из фаз, будет определяться выражением:

, (1)

где: U_ф  - фазное напряжение, В; R_h – сопротивление тела человека, Ом; R_об – сопротивление обуви, Ом; R_n – сопротивление пола, Ом; R_из – сопротивление изоляции, Ом. Из формулы видно, что чем больше сопротивление изоляции, тем меньше ток проходит через тело человека. При эксплуатации электрооборудования изоляция подвергается различным воздействиям, ухудшающим её механические и диэлектрические свойства. Качественные изменения изоляции могут носить обратимый и необратимый характер. Свойства изоляции могут изменяться и в результате старения. Основными причинами вызывающими старение изоляции, является нагревание рабочими и пусковыми токами, токами короткого замыкания, теплом от постоянных источников и солнечной радиации, а также воздействие динамических усилий, вызывающих трещины, смещения и истирание изоляции. Существенное влияние на состояние изоляции оказывают пыль, влажность и температура окружающей среды. Наличие в воздухе агрессивных газовых компонентов (SO₂, NH₃ и др.) приводит к ухудшению качества изоляции и коррозии металла. Изоляция токоведущих частей имеет определенное сопротивление по отношению к земле, обычно выражаемое в мегаомах. Это означает, что через изоляцию проводников в землю проходит ток утечки, величина которого при хорошей изоляции незначительна и не представляет опасности для человека. Например, при напряжении сети 220 В и сопротивлении изоляции измеренной мегаметром, 0,5 МOм, ток утечки на землю в этой фазе составит:

Ухудшение состояния или нарушение целостности изоляции повышает вероятность образования между человеком и токоведущими частями нежелательных электрических цепей, приводящих к поражению электрическим током. Качество изоляции определяется её электрическим сопротивлением. Систематическая проверка качества изоляции электрооборудования повышает безопасность его обслуживания и является обязательной. Сроки, объем и нормы испытания регламентируются ПУЭ и «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей». Сопротивление изоляции должно быть достаточно высоким, чтобы утечка тока не превышала 0,001 А. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции на участке между смежными предохранителями или за последними предохранителями между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами* должно быть не менее 0,5 МОм для каждого электроприемника, аппарата, прибора и каждого участка сети. Чтобы предотвратить замыкание на землю и другие повреждения изоляции, при которых возникает опасность поражения людей электрическим током, а также выход из строя электрооборудования необходимо проводить контроль и испытание изоляции. В практике применяют следующие виды контроля и испытания изоляции: - приемо - сдаточные испытания; - постоянный контроль изоляции; - периодический контроль изоляции. Постоянный контроль сопротивления изоляции при рабочем напряжении электроустановки возможен только в сетях с изолированной нейтралью (проводом), которые обычно применяются в особо опасных помещениях и помещениях с повышенной опасностью поражении человека электрическим током. В сетях с глухозаземленной нейтралью осуществляется периодический контроль сопротивления изоляции.

Применяемые приборы и оборудование

В работе применяется специальный стенд, на котором представлены три макета (рис.1)

Рис.1 Стенд для имитации возникновения утечек тока в трехпроводной электрической сети с изолированной нейтралью: I – макет для имитации токов утечки с любой из фаз (А, В, С); II - макет для имитации короткого замыкания фазы на корпус; III - макет для имитации токов, протекающих через тело человека при прикосновении к одной из рабочих фаз. Органы управления на стенде имеют следующие назначение: 1 – тумблер включения стенда; 2 – переключатель, служащий для включения в работу соответствующего макета; 3 – миллиамперметр для изменения тока утечки в любой из фаз и тока, протекающего через организм человека; 4, 12 – переключатели фаз; 5, 10, 14 – сигнальные лампы; 6-1…6-7 – тумблеры для изменения величины токов утечки в рабочих фазах; 7-1…7-3 – тумблеры для имитации ухудшения изоляции рабочих фаз; 8 – вольтметр; 9 – амперметр; 11 – кнопка для имитации короткого замыкания; 13-1…13-10 – тумблеры для изменения тока, протекающего через тело человека. При достижении токов утечки более 80 мА загорается сигнальная лампа 5, а при токах утечки свыше 100 мА – подается также и звуковой сигнал. Звуковой сигнал подается и в том случае, если неправильно собрана (включена) схема.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством стенда.

2.Поставить переключатель 2 в положение 1, а переключатели 4 и 12 в одно из положений (по заданию преподавателя).

3.Тумблером 1 включить стенд, при этом высвечивается фаза, в которой измеряются токи утечки. Последовательно включаются тумблеры 6-1 - 6-7 (тумблеры серии 6 - 1 – 6 - 6 включаются переводом ручек из среднего положения в верхнее, а тумблер 6 - 7 переводом из среднего положения в крайнее левое). Удерживая тумблер в таком положении, снять показание величины тока утечки по максимальному отклонению стрелки шкалы миллиамперметра 3. Данные занести в таблицу 1.

По нижеприведённой формуле рассчитать сопротивление изоляции (R_из) , кОм , где U_ф = 220 В, фазное напряжение в сети; J_ут–измеренное значение тока утечки, мА. Данные занести в таблицу 1.

4.Включить один из тумблеров серии 7-1…7-3 (заданный преподавателем) и провести измерения по пункту 3.

5.При нормальном режиме работы переключатель 2 перевести в положение II, записать показания вольтметра 8 и амперметра 9.

Нажать на 2-3 секунды кнопку 11 (имитация короткого замыкания) и записать показания вольтметра и амперметра в табл.1.

6. Переключатель 2 перевести в положение III, при этом на макете III высвечивается одна из фаз, к которой прикоснулся человек. Включая последовательно тумблеры серии 13-1…13-10, по миллиамперметру 3 измерить токи, проходящие через тело человека. Данные занести в таблицу. По измеренным значениям токов, проходящим через тело человека, выделить: токи: пороговый ощутимый (ПО - 0,5-1,5 мА), пороговый неотпускающий (ПН - 10-15 мА), пороговый фибрилляционный (ПФ 100мА и более).

Рассчитать сопротивление изоляции (R_из) фазы относительно земли (принять сопротивление пола R_n=0, сопротивление обуви R_об=0) по нижеприведённой формуле:

где: J_h – ток, протекающий через тело человека, мА.

7.Сделать выводы: о возможной эксплуатации исследуемых объектов, исходя из оценки качества изоляции и требований ПУЭ;

- привести значения напряжения и тока при аварийном режиме стенда;

-привести значения измеренных пороговых токов.

При выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать следующие меры безопасности: к работе допускаются студенты, которые ознакомились с устройством и порядком работы на стенде; при включении лабораторного стенда в сеть электрическую вилку держать одной рукой, в случае обнаружения какой либо неисправности во время работы на стенде, немедленно известить преподавателя.

Таблица 1

№ макета
I						II			III
Фаза						Режим работы	Показания приборов		Фаза
№ тумблера	Jут, мА	Rиз, кОм	Вкл. тумблера серии 7	Jут, мА	Rиз, кОм		вольтметра, В	амперметра, А	№ тумблера	Jh, мА	Пороговые токи	Rиз, кОм
6-1									13-1
6-2									13-2
6-3									13-3
6-4									13-4
6-5									13-5
6-6									13-6
6-7									13-7
									13-8
									13-9
									13-10