С помощью лабораторного стенда

Лабораторная работа выполняется на стенде путем моделирования основных параметров исследуемых трехфазных сетей напряжением до 1000 В (с изолированной и с глухозаземленной нейтралью) и определения величины тока, протекающего через тело человека при его соприкосновении с токоведущими частями. Электрическая принципиальная схема стенда приведена на рис. 4.

Рис. 4. Электрическая принципиальная схема лабораторного стенда

для исследования опасности поражения током в трехфазных сетях

напряжением до 1000 В

Реально существующие распределенные активные и емкостные составляющие сопротивления изоляции проводов относительно земли имитируется на стенде сосредоточенными по фазам сопротивлениями (r_a, r_b, r_c) и емкостями (c_a, c_b, c_c) (резисторы с переменным сопротивлением и конденсаторы с переменной емкостью). Меняя их величину, а также соотношение между ними, можно имитировать сеть с необходимыми параметрами. Переключатели SA10, SA11_, SA12 (на 10 позиций каждый) позволяют изменять величину емкостей фазных проводов. Переключатели SA7, SA8, SA9 (на 10 позиций каждый) позволяют изменять величину активного сопротивления изоляции фазных проводов. Величины сопротивлений и емкостей, соответствующие позициям 1...10 переключателей SA7...SA12, приведены в табл. 1. Сопротивление тела человека имитируется активным сопротивлением R_h, величина которого изменяется переключателем в пределах от 500 до 1500 Ом (табл. 1).

Нулевой провод подключается к сети выключателем SA2, сопротивление нейтрали R_o и переходное сопротивление замыкания на землю r_зм – соответственно выключателями SA3 и SA4. Повторное заземление нулевого провода осуществляется выключателями SA5 и SA6.

Имитация однофазного прикосновения человека во всех случаях осуществляется с помощью кнопки SA13 (см. рис. 4). Таким образом, человек прикасается к металлическому корпусу электроустановки с поврежденной изоляцией фазы А (фаза А "пробита" на корпус). Ток, проходящий через тело человека, измеряется миллиамперметром с тремя пределами измерений (50, 100 и 200 мА). Стенд к сети присоединяется с помощью автоматического выключателя SF.

Перед, началом работы необходимо установить заданное преподавателем сопротивление R_h (табл. 1) и подключить миллиамперметр. Предел измерений необходимо установить 200 мА. Рекомендуется начинать исследование сетей с нормального режима работы, поэтому выключатель SA4 необходимо отключить. После этого включить схему под напряжение выключателем SF.

Далее исследуем сеть с изолированной нейтралью при условии, что емкости всех трех фаз равны между собой и минимальны. Минимальная емкость, которую позволяет получить стенд, составляет 0,01 мкФ. Поэтому переключатели SA10, SA11, SA12 должны быть установлены в положение 1 (табл. 1). После этого измеряем ток I_h, проходящий через тело человека, при изменяемых поочередно с помощью переключателей SA7, SA8, SA9 сопротивлениях (в позиции 10 измерение не производится). Нажимаем кнопку SA13 и наблюдаем за отклонением стрелки миллиамперметра. Если стрелка остается в начальном секторе шкалы, необходимо перейти на меньший предел измерений. Не рекомендуется, во избежание излишнего нагрева резисторов, удерживать кнопку нажатой более пяти секунд. Результаты измерений занести в табл. 2.

Следующие измерения проводят при условии, что величины активных составляющих сопротивления изоляции равны между собой и максимальны. Максимальное сопротивление, которое позволяет получить стенд, составляет 100 кОм.В этом случае переключатели SA7, SA8, SA9 должны быть установлены в положение 9 (табл. 1). Измеряем ток I_h при изменяемых поочередно с помощью переключателей SA10, SA11, SA12 емкостях (в позиции 10 измерение не производится). Результаты измерений занести в табл. 3.

Далее исследуем сеть в аварийном режиме. Для этого вновь проводим описанные выше измерения при включенном выключателе SA4. Результаты измерений занести в табл. 2 и 3.

Таблица 1

Параметры схемы сети лабораторной установки

Позиция переключателя	Rиз, кОм	Сиз, мкФ	Rh, Ом
	1,5	0,01
		0,02
	6,2	0,04
	7,8	0,1	–
	19,8	0,25	–
		0,5	–
			–
			–
			–
			–

Для оценки опасности поражения человека при прикосновении к металлическому корпусу электроустановки в нормальном и аварийном режимах в сети с глухозаземленной нейтралью необходимо включить SA2 (подключение нулевого провода), SA3 (заземление нулевой точки силового трансформатора) и SA14 (зануление металлического корпуса электроустановки). Так как на величину тока I_h, протекающего через тело человека, не влияют ни активная, ни емкостная составляющие сопротивления изоляции, переключатели SA7…SA12 выставляем в нулевое положение. После этого измеряют ток I_h в нормальном и аварийном режимах. Результаты измерений занести в табл. 4.

Таблица 2

Сеть с изолированной нейтралью при c_a=c_b=c_c=const

Позиция переключателя	ra = rb = rc, кОм	ca = cb =cc, мкФ	Rh, Ом	Режим сети, мА
нормальный	аварийный
	r = var	c = constmin
	то же	то же
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“

Таблица 3

Сеть с изолированной нейтралью при r_a=r_b=r_c=const

Позиция переключателя	ra = rb = rc, кОм	ca = cb =cc, мкФ	Rh, Ом	Режим сети, мА
нормальный	аварийный
	r = constmax	c = var
	то же	то же
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“
	“	“

Включить SA5 (имитация повторного заземления нулевого провода на вводе в объект) и повторяем процесс измерений в нормальном и аварийном режимах.

Включить SA6 (имитация повторного заземления нулевого провода на воздушной линии) и так же повторить процесс измерений.

Включить SA15 (имитация диэлектрического коврика, на котором стоит человек) и повторить процесс измерений.

Таблица 4

Сеть с глухозаземленной нейтралью

Вид защиты	Нормальный режим сети, мА	Аварийный режим сети, мА	Rh, Ом
Зануление
Зануление + + повторное заземление нулевого провода на вводе в объект
Зануление + + повторное заземление нулевого провода на вводе в объект + повторное заземление нулевого провода на воздушной линии
Зануление + повторные заземления + + диэлектрический коврик

Контрольные вопросы

1. Какая сеть и при каких условиях безопаснее?

2. Какова роль активной и емкостной составляющих сопротивления изоляции проводов относительно земли в обеих сетях и обоих режимах?

3. Почему двухфазное включение человека в цепь более опасно, чем однофазное?

4. Какие виды трехфазных сетей напряжением до 1000 В используются в Российской Федерации?

5. От чего зависит величина активной составляющей сопротивления изоляции проводов?

6. От чего зависит величина емкостной составляющей сопротивления изоляции проводов?

7. Для чего выполняют повторное заземление нулевого провода?

8. Какова роль дополнительных защитных средств, применяемых в электроустановках?