Бжд лаба 1. БЖД 01. Лабораторная работа 1 Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с изолированной и компенсированными нейтралями

• Название: Лабораторная работа 1 Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с изолированной и компенсированными нейтралями
• Анкор: Бжд лаба 1
• Дата: 09.04.2022
• Размер: 0.96 Mb.
• Имя файла: БЖД 01.docx
• Тип: Лабораторная работа; #457106

Федеральное Агентство по Образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина)

(СПБГЭТУ)

Кафедра БЖД

Лабораторная работа №1

«Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с изолированной и компенсированными нейтралями»

Выполнили: Конарев А.

Строганов В.

Факультет: КТИ

Группа № : 2361

Подпись преподавателя:

Санкт-Петербург

Цель работы

Исследование режимов однофазного прикосновения и изучение основных принципов защиты от поражения электрическим током.

Общие сведения

Защитное заземление в сетях с изолированной нейтралью обеспечивает условия электробезопасности при прикоснове­нии человека к корпусу приемника электроэнергии, оказав­шемуся под напряжением в результате повреждения изоля­ции одной из фаз. Напряжение прикосновения (а следовательно и ток ) при этом снижается до безопасного значения вследствие перераспределения напряжений между фазами сети и землей: за счет малого значения сопротивления защит­ного заземления эквивалентное сопротивление поврежденной фазы относительно земли существенно уменьшается, соответ­ственно уменьшается напряжение между этой фазой и зем­лей (напряжение прикосновения) и увеличиваются до линей­ного напряжения на сопротивлениях изоляции здоровых фаз. В этом режиме напряжение прикосновения определяется формулой



где — сопротивление защитного заземления.

Экспериментальная установка



Схема установки.



Внешний вид стенда

Переменные резисторы Ra, Rb, Rc и конденсаторы Са, Cb, Cc имитируют сопротивления изоляции и емкости фаз сети относительно земли; их значения 2, 10, 50, 250, 500 кОм, ∞ и 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1,0; 10 мкФ устанавливаются переключателями S8-S13. Выключателем S7 устанавливается режим замыкания фазы b на землю через сопротивление Rзам = 100 Ом. Однофазное прикосновение человека имитируется подключением резистора R_h = 1 кОм к фазе а сети или корпусу приемника электроэнергии (переключатель S4); выключателем S5 выполняется замыкание фазы а на корпус электроприемника. Последний может быть заземлен через сопротивление Rз, значения которого 0,1; 1 или 100 Ом устанавливается переключателем S6. С помощью вольтметра и переключателя S3 можно измерить напряжение смещения нейтрали U₀, напряжения фаз сети относительно земли U_ф-з и напряжения U_пр.

Обработка результатов

Анализ условий опасности прямого прикосновения к сети IT

N п/п	Параметры сети						Результаты измерений напряжений относительно земли, В.
	Емкость, Ф.	Сопротивление, кОм.
	Cф		RA	RB	RC	U001		UA01	UB01	UC01	Uh	Uhрасчет
								23	21	24
1.1	0,1		2	2	2	9		14	27	31	14	14,32702
1.2			10	10	10	11		14	25	35	14	5,815605
1.3			50	50	50	19		5	33	40	5	2,637293
1.4			250	250	250	22		3	36	42	3	2,430446
1.5			500	500	500	23		3	37	43	3	2,489076
1.6	0,3		2	2	2	9		14	26	31	14	14,15157
1.7			10	10	10	17		8	31	39	8	7,661517
1.8			50	50	50	21		7	33	43	7	6,779936
1.9			250	250	250	21		7	34	43	7	6,972156
1.10			500	500	500	21		7	34	44	7	7,083707
1.11	1		2	2	2	8		16	24	32	16	15,912
1.12			10	10	10	13		16	24	38	16	16,01082
1.13			50	50	50	15		17	23	40	17	17,74993
1.14			250	250	250	15		17	23	40	17	18,1705
1.15			500	500	500	16		17	23	40	17	18,22721
1.16	0,5		2	10	50	20		8	32	42	8	8,749303
1.17	0,5		2	2	2	11		29	11	33	29	14,78697
2.1	10		50	50	50	9		22	17	35	22	73,49032
2.1						24		1	40	42	1	82,42833
2.1						23		1	38	42	1	80,4421
2.1						24		4	36	43	4	82,42833
2.2	0,5		2	2	2	14		32	8	36	32	15,39466
2.2						23		1	39	42	1	16,61003
2.2						23		1	38	42	1	16,40747
2.2						16		10	29	39	16	15,79978
3.1	1		50	50	50	14		17	22	39	18	17,30618
3.1						24		1	39	42	1	18,19368
3.1						24		1	39	42	1	18,19368
3.1						23		2	38	43	1	18,41555
3.2	1		50	50	50	23		3	38	43	3	18,63743
3.2						24		1	39	43	1	18,41555
3.2						24		1	40	43	1	18,63743

Результаты измерений приведены в Проколе измерений (см. пункты 1.1-1.17).

Расчетная формула:



Графически зависимость напряжения прикосновения от сопротивления и ёмкости фаз относительно земли представлена на графиках (см. Рис.1 и Рис.2)

Зависимость напряжения прикосновения Uh от сопротивления фаз R относительно земли:



Рис.1

Зависимость напряжения прикосновения Uh от ёмкости фаз C относительно земли



Рис.2

Расчет напряжения прикосновения при несимметричных активных сопротивлениях фаз:

Имеем следующие результаты измерений (пункт 1.16 из Протокола измерений)

Сф, мкФ	RA, кОм	RB, кОм	RC, кОм	U001	UA01	UB01	Uc01	Uh
0,5	2	10	50	20	8	32	42	8

Для расчёта напряжения прикосновения используем следующую формулу:

где U_ф = 27,3

R_h = 1 кОм

Получили

U_{h расч} = 8,749303

Векторная диаграмма в данном случае имеет вид:





Изучение условий безопасности при непрямом прикосновении

Результаты измерений занесены в Протокол измерений (см. пункты 2.1 – 2.2)

• 
  пункты 2.1 соответствуют значениям без установки замыкания фазы В на землю
  
• 
  пункты 2.2 – замыкание фазы В установлено.
  

При наличии заземления напряжения прикосновения заметно уменьшаются.

При наличии замыкания напряжения прикосновения больше, чем при его отсутствии

Зависимость напряжения прикосновения от сопротивления заземления изображена графически на Рис 3.



Рис.3

Анализ условий опасности прикосновения к сети CT

Результаты измерений занесены в протокол измерений (см. пункты 3.1 – 3.2)

Для компенсации ёмкостных токов в сеть подключается компенсатор (катушка индуктивности), включаемый между нейтралью и землёй. В зависимости от величины ёмкости и состояния электрической изоляции фаз, напряжение прикосновения может изменяться от безопасного значения до равного линейному напряжению.

Вывод

Анализируя полученные результаты можно заметить, что в режиме прямого прикосновения к сети IT увеличение R_ф (при с_ф = 0,1 и 1) ведёт к уменьшению U_h, а при больших c_ф – к увеличению U_h. Это так же можно наблюдать на графике зависимости U_h(R_ф) при разных ёмкостях.

Заметим, увеличение ёмкостного сопротивления ведет так же к увеличению напряжения прикосновения.

Для обеспечения электробезопасности следует использовать маленькое ёмкостное сопротивление и большое фазное сопротивление.

Когда человек прикасается к корпусу, он оказывается под U_h значительно меньше U_ф. Но так же при увеличении сопротивления защитного заземления U_h возрастает. Следовательно, для обеспечения безопасности рекомендуем применять небольшое сопротивление защитного заземления.

Ток I_h можно уменьшить путем подключения нейтрали к земле с помощью катушки с регулируемой индуктивностью L_о.

Важно, чтобы контур «катушка индуктивности – ёмкости фаз относительно земли» находясь в режиме резонанса токов.

В качестве результата проведенной работы можно выделить три исследованных метода, позволяющих снизить опасность поражения электрическим токов при прямом и непрямом прикосновении.

• Увеличение сопротивлений изоляции фаз

• При непрямом прикосновении, использование защитных заземлений, причем, по возможности, защитные заземления должны иметь небольшое сопротивление

• В случаях с большими значениями ёмкостей фаз, использование заземления нейтрали через катушку индуктивности, причем, по возможности, с большими значениями индуктивности.