Исследование электробезопасности трехфазных электрических сетей
         

Исследование электробезопасности трехфазных электрических сетей


Лабораторная работа

Исследование электробезопасности трехфазных электрических сетей напряжением до 1000В

Цель работы – изучить виды и схемы электрических сетей и их систем заземления.  Выяснить опытным путем опасность поражения электрическим током лиц, эксплуатирующих электроустановки, в сетях различного вида как при нормальном, так и при аварийном режимах работы. Выбрать электрическую сеть для заданных потребителей, исходя из требований электробезопасности.  

I Теоретические основы занятия

Прежде всего, рассмотрим классификацию электрических сетей. Несмотря на то, что предметом нашего исследования являются сети напряжением до 1000В, рассмотрим общую классификацию электрических сетей, так как сети высокого и сверхвысокого напряжения представляют опасность не только для лиц их эксплуатирующих.  

1 Электрические сети переменного тока

1.1    Классификация электрических сетей

Все электрические сети можно классифицировать по ряду признаков (рис 1.1.1):

1) по размещению:

а) наружные воздушные и кабельные сети. При их выполнении применяются неизолированные (голые) провода, кабели и шинопроводы;

б) внутренние сети – сети, проложенные внутри технологических помещений. При их выполнении используются изолированные провода, кабели, неизолированные провода и шинопроводы;

2) по назначению:

а) местные электрические сети – это сети на напряжение до 35

кВ включительно;

б) районные электрические сети – сети, к которым относятся изолированные одиночные районные сети с одной электростанцией и сети электрических систем с несколькими электростанциями напряжением в основном 110

кВ и выше;

в) линии электропередачи межсистемных связей – это линии напряжением выше 220

кВ, служащие для связей отдельных энергетических систем напряжением до 1150
кВ;

г) питающие линии (сети) - это линии, которые служат для передачи энергии от источника питания к группам потребителей;

д) распределительные электрические сети – это сети, служащие для распределения электроэнергии от распределительных пунктов к потребительским ТП или непосредственно к потребителям;

3) по роду тока:

а) электрические сети постоянного тока;




б) электрические сети переменного тока;



Классификация электрических сетей


4) по числу проводов (рис. 1.1.2):

а) двухпроводные электрические сети – это сети постоянного тока и однофазного переменного тока с изолированным выводом источника тока и с заземленным выводом источника тока;

б) трехпроводные электрические сети – это трехфазные сети без нулевого провода;

в) четырехпроводные электрические сети – это сети трехфазного тока с нейтральным проводом (в сетях с изолированной от земли нейтралью) или с нулевым проводом (в сетях с глухо заземленной нейтралью источника тока);

г) сети с заменой одного провода «землей» – это сети однофазного переменного тока, когда роль второго провода играет «земля» (рельс);
 



Нейтрали обмоток источников тока:


а – сети изолированные от земли; б – сети с глухозаземленной нейтралью; 1 – нейтральная точка (нейтраль); 2 – нулевой (нейтральный) провод; 3 – нулевая точка; 4 – нулевой провод;

 – сопротивление заземляющего устройства нейтрали источника тока

Схема сети, а, следовательно, и режим нейтрали источника тока, питающего сеть, выбираются по технологическим требованиям и по условиям безопасности.

По технологическим требованиям ПУЭ предписывают для трехфазных сетей напряжением 110

кВ и выше эффективное заземление нейтрали, то есть заземление через малое сопротивление (путем присоединения нейтрали к заземлителю непосредственно «наглухо» или через реакторы с небольшим индуктивным сопротивлением), при котором в случае замыкания одной или двух фаз на землю напряжения неповрежденных фаз относительно земли в месте замыкания не превышают 1.4
Замыкание фазы на землю вызывает быстрое отключение поврежденного участка релейной защитой и не сопровождается возникновением перенапряжений. То есть заземление нейтрали источника - эффективная мера, предупреждающая возникновение опасных для изоляции перенапряжений при дуговых замыканиях на землю.

Для сетей напряжением выше 1000

В, но до 35
кВ включительно, ПУЭ устанавливают режим работы с изолированной нейтралью, то есть нейтралью, не присоединенной к заземляющему устройству или присоединенной к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, обладающие большим сопротивлением (см. рис. 1.1.5).

По условиям безопасности в сетях напряжением выше 1000

В заземленная нейтраль также предпочтительнее, так как вследствие большой емкости проводов относительно земли защитная роль их изоляции практически полностью утрачивается и для человека становится одинаково опасно прикосновение к токоведущим частям сети, как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

К тому же в сетях напряжением выше 1000

В с изолированной нейтралью при дуговых замыканиях на землю вокруг места замыкания могут возникать и длительно существовать высокие потенциалы и разность потенциалов, т.е.
большие напряжения прикосновения и шага, опасные для людей.

С другой стороны, в сетях с изолированной нейтралью при замыкании одной из фаз на землю напряжение двух других неповрежденных фаз увеличивается в 3 раза. Следовательно, фазная изоляция таких сетей должна рассчитываться на линейное напряжение, так как эти сети могут длительно работать при однофазном замыкании. Это значит, что данные сети должны иметь устройства контроля состояния изоляции, а релейная защита настраивается на сигнал, а не на отключение однофазных замыканий на землю.

Сети с глухо заземленной нейтралью до 1000
В (трехфазные четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью) в нашей стране по технологическим требованиям получили предпочтение, поскольку они позволяют использовать два рабочих напряжения – фазное
 и линейное
 (
). При этом достигается значительное удешевление ЭУ в целом благодаря применению меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т.д.

По условиям безопасности сети с глухозаземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов, когда нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции. Возникающие при этом токи короткого замыкания способствуют быстрому отключению поврежденного участка или поврежденной ЭУ с помощью релейной защиты или такой защитной меры, как зануление или защитное отключение.

Сети с изолированной нейтралью до 1000
В (трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью) по условиям безопасности целесообразно применять на объектах с повышенной опасностью поражения человека электрическим током в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень сопротивления изоляции проводов сети относительно земли и когда емкость проводов относительно земли незначительна. Такими являются сети до 1000
В небольшой протяженности, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором электротехнического персонала.

При выборе схемы сети по условиям безопасности было показано, что опасность поражения человека током во многом зависит от сопротивления изоляции проводов относительно земли.


Это сопротивление
 является комплексным, имеющим активную
 и емкостную
 составляющие (рис.1.1.7).


Рис. 1.1.7 Структура изоляции и схема ее замещения:

а – изолированный проводник; б – электрическая схема замещения; 1 – проводник; 2 – изоляция;
 – площадь проводника;
 – расстояние между проводниками

Активное сопротивление
 зависит от наличия в изоляции так называемых «путей утечки тока»
, которые возникают в результате того, что изоляция стареет и портится, в ее структуре появляются проводящие частицы, ухудшаются диэлектрические свойства. Емкостное сопротивление
 зависит от емкости провода относительно земли, которая в свою очередь, определяется геометрическими размерами
 и диэлектрической постоянной материала изоляции
 ее состоянием. Активное и емкостное сопротивления изоляции распределены вдоль провода. Условно на схемах их обозначают сосредоточенными (рис. 1.1.7б). Поэтому в общем виде схема сети может быть представлена так, как показано на рис.1.1.8.

В электрических сетях небольшой протяженности напряжением до 1000
В емкость проводов относительно земли мала
 В этом случае сопротивление изоляции характеризуется только активной составляющей


В кабельных линиях и в воздушных ЛЭП напряжением выше 1000
В емкость проводов относительно земли значительна. Например, емкость одной фазы кабеля напряжением 1000
В по отношению к свинцовой оболочке (земле) составляет от 0,15 до 0,4 мкФ на 1
км длины кабеля).

Чем больше емкость, тем меньше емкостное сопротивление. При этом даже при очень больших значениях активной составляющей сопротивления изоляции, опасность поражения будет определяться величиной емкостной составляющей. Следовательно, в таких сетях сопротивление изоляции проводов относительно земли практически утрачивает свою защитную роль,


 


Общий вид схемы замещения сети


Рассмотрим более подробно, почему сети с заземленной нейтралью получили большее распространение по сравнению с другими видами сетей.

1.2    Системы заземления электрических сетей  

Классификации электрических сетей, рассмотренные выше, применительно к сетям до 1000В, относятся только к распределительным сетям до 1000В. Для электрических сетей зданий и сооружений в связи с введением комплекса государственных стандартов Р 50571, который разработан на основе международных стандартов МЭК-364 «Электрические установки зданий».

В основном комплекс стандартов ориентирован на электрические сети напряжением до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока.

Распределительные сети подразделяются на сети с заземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью.

Стандарт МЭК-364 подразделяет распределительные сети в зависимости от конфигурации токоведущих проводников, включая нулевой рабочий (нейтральный) проводник, и типов систем заземления. При этом используются следующие обозначения.

Первая буква характеризует связь с землей токоведущих проводников:

– I – isolate (изолированный) показывает, что токоведущие проводники изолированы от земли;

– Т – terra (земля) показывает, что токоведущие проводники хотя бы одной точкой связаны с землей (заземленные сети).

Вторая буква характеризует связь с землей открытых проводящих частей (ОПЧ) и сторонних проводящих частей (СПЧ):

– Т – показывает, что ОПЧ и СПЧ связаны с землей (заземлены);

– N – neutral (нейтральный) показывает, что ОПЧ и СПЧ связаны с заземленной точкой сети посредством нулевого рабочего (N) или нулевого защитного (РЕ) проводников, при этом предполагается, что возможно совмещение в одном проводнике нулевого рабочего и нулевого защитного проводников (PEN).

Под сторонними проводящими частями (СПЧ) будем понимать проводящие части, которые не являются частью ЭУ, но на них может появиться электрический потенциал при определенных условиях.

Открытые проводящие части (ОПЧ) – это НТВЧ ЭУ, доступные прикосновению, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей.


Расшифруем более подробно изложенные выше обозначения систем заземления электрических сетей.

Первая буква (I или T). Первая буква I означает, что все токоведущие части изолированы от земли, или – что одна точка сети связана с землей через сопротивление или – через разрядник или – воздушный промежуток.

Сети с изолированной нейтралью (I) могут быть:

– весьма малыми сетями по протяженности, такими как сети безопасного сверхнизкого напряжения (БСНН или SELV) с электрическим отделением с помощью разделительных трансформаторов;

– средними по протяженности – такими, которые используются для питания отдельных цехов;

– распределительные сети для питания целых районов города, такие как трехфазные сети напряжением 230 В (система IT). В прошлые годы в Европе обычно использовались сети с изолированной нейтралью IT, но затем почти всюду они были заменены на сети с заземленной нейтралью.

Первая буква Т указывает на прямую связь, по меньшей мере, одной точки сети с землей (terra). Например, питаемая от вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду, трехфазная распределительная сеть с нулевым проводником напряжением 127/220 В или 220/380 В с нейтралью, соединенной с землей через заземляющее устройство.

Вторая буква (Т или N). Вторая буква означает тип соединения между ОПЧ, защитным заземляющим проводником (заземление оборудования) электроустановки и землей.

Вторая буква Т означает прямое соединение между ОПЧ и СПЧ и землей (terra), независимое от системного заземления, которое может содержать или не содержать токоведущие части системы.

Вторая буква N означает прямое соединение ОПЧ и СПЧ с заземленной точкой (точками) сети посредством PEN– или РЕ–проводника.

Сетевое заземление, когда какая–либо точка электрической сети связана с землей, и меры защиты от поражения электрическим током (защитное заземление) необходимо рассматривать независимо друг от друга. Однако в табл. 1.2.1 они показаны совместно для лучшего понимания.

Токоведущие части сети соединяются с землей для ограничения напряжения, которое может появиться на них в результате прямого удара молнии (п.у.м.) или вторичных проявлений молнии (индуцированные волны перенапряжений), или в результате непреднамеренного контакта с линиями более высокого напряжения, или в результате пробоя изоляции токоведущих частей распределительной сети.

Обозначения TN, ТТ и IT относятся только к конфигурации распределительных сетей. Эти обозначения имеют ограниченное отношение к различным методам, которые могут быть использованы для обеспечения защиты от поражения электрическим током, включая заземление ОПЧ.

Таблица 1.2.1

Системы заземления электрических сетей и связь сетевого (рабочего) и защитного заземлений

 

Однофазное прикосновение к токоведущим частям


Если человек, стоя на земле, касается одной из фаз, цепь тока замыкается через тело человека, землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз в сети с изолированной нейтралью (рис. 1.3.1а, б, в). На этом рисунке сопротивления

 и
, емкости
 и
 – распределенные в сети параметры, обусловленные активной проводимостью изоляции и емкостью фаз относительно земли. В сети с заземленной нейтралью ток через тело человека течет в землю и далее – через заземление нейтрали – в сеть.
 



Однофазное прикосновение к ТВЧ в сети с заземленной нейтралью


Как видно из рис. 1.3.2., через тело человека происходит замыкание сети на землю, т.к. человек, касаясь провода, соединяет его с землей.

Поэтому ток, проходящий через человека, можно представить как ток замыкания на землю:

.

Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям,

оказавшимся под напряжением

Металлические нетоковедущие части ЭУ (корпуса электрических машин и аппаратов, оболочки кабелей и др.) обычно не находятся под напряжением. Они могут оказаться под напряжением лишь в результате повреждения изоляции.

Прикосновение к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, показано на рис. 1.3.3.а. Ток замыкания на корпус

 разделится пропорционально сопротивлениям
 и
 на
 и
.

Если человек касается незаземленного корпуса, оказавшегося под напряжением, то, как видно из рис. 1.3.3.б, через человека проходит весь ток замыкания на корпус

.

Таким образом, этот случай равноценен однополюсному прикосновению к токоведущим частям.
 


Рис. 1.3.3.а, б. Прикосновение к корпусу, оказавшемуся

под напряжением:

а - при исправном заземлении; б - при отсутствии заземления

Напряжение прикосновения. Во всех случаях контакта человека с частями ЭУ, в нормальном режиме или случайно находящимися под напряжением, это напряжение прикладывается по всей электрической цепи, куда входят сопротивления тела человека, обуви, пола или грунта, на котором он стоит.

Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения:

.

Напряжение прикосновения определяется как падение напряжения в сопротивлении тела человека.

В случае двухфазного прикосновения к токоведущим частям напряжение прикосновения равно рабочему напряжению ЭУ (линейному напряжению или близкому к нему). При однофазном прикосновении к токоведущим частям напряжение прикосновения определяется фазным напряжением относительно земли и параметрами сети. При прикосновении к заземленным нетоковедущим частям ЭУ напряжение прикосновения зависит от напряжения корпуса относительно земли.

Напряжение шага. Если человек находится на грунте вблизи заземлителя (или вблизи места замыкания токоведущей части на землю), с которого стекает ток, то часть этого тока может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле (нога - нога) (рис. 1.3.4).

 



Соединение с землей в одной или нескольких точках


 Соединение с землей в одной или нескольких точках распределительной сети

 Отсутствуют соединения с землей и с сетевым заземлением

Хотя каждая система обеспечивается посредством соединения ОПЧ с землей, эффективный метод, используемый в установке для защиты от поражения электрическим током, может включать другие меры защиты, например, двойную изоляцию.

Конфигурация распределительной сети и меры, используемые для защиты от поражения электрическим током, являются, каждое, предметом самостоятельного рассмотрения.

На рис 1.2.1 – 1.2.4 представлены схемы трехфазных сетей различных систем заземления.

Принятые на рисунках обозначения:

– Т (terra – земля) – непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;

– I (isolate – изолированный) – все токоведущие части изолированы от земли, или одна точка заземлена через сопротивление.

Вторая буква – характер заземления открытых проводящих частей (ОПЧ) электроустановки:

– T – непосредственная связь ОПЧ с землей, независимо от характера связи источника питания с землей;

– N (neutral – нейтральный) – непосредственная связь ОПЧ с точкой заземления источника питания (в системах переменного тока обычно заземляется нейтралью).

Последующие буквы (если таковые имеются) – устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводника:

– S (selective – разделенный) – функция нулевого защитного и нулевого рабочего проводника обеспечивается раздельными проводниками;

– С (complete – общий) – функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN–проводник).

Система TN

Питающие сети системы TN имеют непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки присоединяются к этой точке посредством нулевых защитных проводников.




Система TN-C-S – функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике в части сети (рис. 1.2.1).

 


 

Рис. 1.2.1. Виды заземлений электрических сетей:

а) электрическая сеть с системой заземления ТN-С-S (в начале сети нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены); б) электрическая сеть с системой заземления ТN-С (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники объединены по всей длине сети); 1 – рабочее заземление источника питания; 2 – открытые проводящие части (корпуса ЭУ); А1,       А2 – электроустановки

В зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников различают следующие типы систем заземления электрических сетей.

Система TN-C – функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников объединены в одном проводнике по всей длине (рис. 1.2.1б).

Система TN-S – нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей длине сети (рис. 1.2.2).

 

Рис. 1.2.2. Электрическая сеть с системой заземления ТN-S (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно):

1 – рабочее заземление источника питания; 2 – открытые проводящие части (корпуса ЭУ); А1, А2, А3 – электроустановки

Система ТТ

Электрическая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а открытые проводящие части (корпуса ЭУ) заземлены посредством R3, электрически не связанному с рабочим заземлением нейтрали R0 (рис.1.2.3).

 

Рис. 1.2.3. Электрическая сеть с системой заземления ТТ:

1 – рабочее заземление источника питания; 2 – открытые проводящие части (корпуса ЭУ); 3 – заземление корпуса ЭУ (защитное заземление); А – электроустановка



Система заземления IT

Электрическая сеть системы IT не имеет непосредственной связи токоведущих частей с землей, а открытые проводящие части ЭУ заземлены.

Первая буква I означает, что токоведущие проводники (части) сети изолированы от земли – отделены воздушным промежутком (рис.1.2.4) или устройством с большим сопротивлением, на несколько порядков большим, чем R0.

Для конкретизации опасности поражения электрическим током при эксплуатации сетей рассмотрим возможные способы (схемы) включения человека в цепь тока, а также проведем краткий качественный сравнительный анализ опасности поражения электрическим током человека.

 

Рис. 1.2.4. Электрическая сеть с системой заземления IТ:

1 – открытые проводящие части (корпуса ЭУ); 2 – заземление корпуса ЭУ (защитное заземление); А1 – электроустановка

1.3. Возможные случаи прикосновения к токоведущим частям электрических сетей

Все случаи поражения человека электрическим током в результате электрического удара, т.е. прохождения тока через человека, являются следствием его прикосновения не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует некоторое напряжение.

Опасность такого прикосновения оценивается током, проходящим через тело человека. Величина этого тока зависит от схемы прикосновения, т.е. от того, каких частей электроустановки касается человек, а также от параметров электрической сети. Не учитывая параметров сети, рассмотрим схемы прикосновения человека к частям, находящимся под напряжением.

 

Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям

На рис. 1.3.1а показано одновременное прикосновение человека к фазному и нулевому проводам сети, а на рис.1.3.1б – прикосновение к двум фазам трехфазной четырехпроводной сети с изолированной нейтралью.
 




Рис .1.3.1. а,б,в. Возможные случаи прикосновения к ТВЧ

электрических сетей

В случае (а) – человек оказывается под фазным напряжением сети
 и ток, проходящий через него,

.

В случае (б) – ток, проходящий через человека, определяется линейным напряжением
 (
):

.


Виды электрических сетей по числу проводов (двухпроводные и четырехпроводные):


а, б – двухпроводные (однофазные); в, г – четырехпроводные (трехфазные); R0 – сопротивление заземляющего устройства нейтрали источника тока

5) по построению: разомкнутые и замкнутые (рис. 1.1.3):

а) сеть магистральная разомкнутая, когда сеть состоит из одиночных ЛЭП, каждая из которых питает независимо несколько потребителей (рис. 1.1.3а);

б) сеть радиальная разомкнутая – это магистральная разомкнутая сеть, питающая одну группу потребителей (рис. 1.1.3б);

в) сеть радиальная замкнутая, когда в целях бесперебойного питания потребителей энергией сети выполняют с резервированием, т.е. к потребителю прокладывают две сети (рис. 1.1.3в);

г) сеть магистральная замкнутая (петлевая), если несколько потребителей в одном районе должны получать электроэнергию бесперебойно, то сеть выполняют петлевой, образующей замкнутый контур (рис. 1.1.3г);
 


а, б – трехпроводные однофазные; в, г – пятипроводные; д – трехпроводная (трехфазная); е – однопроводная (с заменой одного провода «землей»); R0 – сопротивление заземляющего устройства нейтрали источника тока; RЗ – сопротивление защитного заземляющего устройства

6) по величине напряжения:

а) сети напряжением до 1000

В включительно;

б) сети напряжением выше 1000

В (от 1 до 300 кВ включительно);

в) сети сверхвысокого напряжения – более 330

кВ;
в)
 
г)
 



Виды электрических сетей по обеспечению


а – с эффективно заземленной нейтралью; б – с изолированной нейтралью; в – с глухозаземленной нейтралью до 1000

В; г – с изолированной нейтралью до 1000
В; ДГК – дугогасящая катушка; Р – заземляющий реактор;      
 – сопротивление заземляющего устройства нейтрали источника тока

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформатор тока).

Нейтраль (нейтральная точка) обмотки источника или потребителя энергии - есть точка, напряжения которой относительно всех внешних выводов обмотки одинаковы по абсолютному значению (рис. 1.1.6).

Заземленная нейтральная точка носит название нулевой точки.

Проводник, присоединенный к нейтральной точке, называется нейтральным проводником, а к нулевой точке – нулевым проводником.

 



Виды электрических сетей по построению:


а – магистральная разомкнутая; б – радиальная разомкнутая; в – радиальная замкнутая; г – магистральная замкнутая; ИП – источник питания; В – выключатель

7) по обеспечению электробезопасности (ЭБ): (в зависимости от способа заземления нейтрали в соответствие с [ ПУЭ ]) (рис. 1.1.5):

а) сети с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);

б) сети с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю);

в) сети с глухозаземленной нейтралью до 1000

В;

г) сети с изолированной нейтралью до 1000

В.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть напряжением выше 1000

В, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1.4.

Коэффициентом замыкания на землю в трехфазной электрической сети называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.
 



Включение на напряжение шага


Ток, проходящий через человека, как и в предыдущем случае, зависит от тока замыкания на землю:

.

Напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется шаговым напряжением или напряжением шага.

Включение человека в цепь тока между фазным проводом и землей или прикосновение к корпусу электроустановки, оказавшемуся под напряжением, является несколько менее опасным. Опасность поражения определяется величинами напряжения сети и последовательно включенных сопротивлений тела человека, обуви, пола, изоляции токоведущих частей относительно земли.

Средние значения сопротивлений различных материалов указаны в табл. 1.3.1 и 1.3.2

Таблица 1.3.1

Электрические сопротивления различных материалов в зависимости от приложенного напряжения

Материал подошвы

 До 65 В

 127 В

 220 В

 Свыше 220 В
Сухие помещения
Кожа

 200

 150

 100

 50
Кожимит

 150

 100

 50

 25
Резина

 500

 500

 500

 500
 Сырые и влажные помещения
Кожа

 1,6

 0,8

 0,5

 0,2
Кожимит

 2,0

 1,0

 0,7

 0,5
Резина

 2,0

 1,8

 1,5

 1,0

  Таблица 13.2

Электрическое сопротивление пола из разных материалов в зависимости от состояния

Материал пола

 Сухой

 Влажный

 Мокрый
Асфальт

 2000

 10

 0,8
Бетон

 2000

 0,9

 0,1
Дерево

 30

 3,0

 0,3
Земля

 20

 0,8

 0,3
Кирпич

 10

 1,5

 0,8
Линолеум

 1500

 50

 4,0
Метлахская плитка

 25

 2,0

 0,3
Металл

 0,01

 0

 0

1.4 Опасность поражения электрическим током в электрических сетях системы заземления IT (изолированных от земли)

 

Анализ опасности поражения человека электрическим током в любой электрической сети предусматривает:

    - определение вида электрической сети;

    - определение электрической цепи поражающего тока;

    - вывод зависимости значения поражающего тока от других факторов электрической цепи;


   - анализ зависимости;

   - выводы о путях исключения опасности поражения или уменьшения величины поражающего тока.

Это необходимо знать при оценке той или иной сети для определения условий электробезопасности, выбора и расчета соответствующих мер защиты, в частности, защитного заземления, зануления, защитного отключения, устройств контроля изоляции. При этом во всех случаях будем считать, что сопротивление основания, на котором стоит человек (грунт, пол), а также сопротивление его обуви незначительны и при расчетах могут быть приняты равными нулю.      

 

Анализ опасности поражения в однофазной двухпроводной сети системы заземления IT (с изолированным от земли выводами источника тока).

Примером такой сети может служить электрическая сеть небольшой протяженности напряжением до 1000 В. Такие сети используются для питания сверхнизким (малым) напряжением 12, 24, 36 и 42 В ручных переносных ламп, переносного электроинструмента и др. Схема замещения приведена на рис. 1.4.1. Требуется оценить опасность прикосновения человека к одному из проводов этой сети, т.е. определить напряжение прикосновения Uпр, под которым окажется человек, и ток Iч, проходящий через него. В общем случае при нормальном режиме работы сети напряжение  прикосновения и поражающий ток могут быть определены из выражений 

,           (1.4.1)

             (1.4.2)

Из этих выражений можно сделать выводы:

1. Прикосновение человека к проводу с большим сопротивлением изоляции относительно земли более опасно, что видно из выражения (1.4.1).

2.  Если предположить, что R1=R2=Rиз, тогда выражения (1.4.1) и (1.4.2) примут вид

,                          (1.4.3)

                              (1.4.4)

То есть, чем больше сопротивление изоляции проводов относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу.

Пример. Определить Uпр при R1=R2=Rиз и Rиз=(1, 10, 20, 40)•103 Ом, Rr=1•103 Ом.

Решение:

при Rиз=1•103 Ом,      Uпр=U•1000/(2•1000+1000) = U/3;



при Rиз=10•103 Ом,    Uпр=U/12;

при Rиз=20•103 Ом,    Uпр=U/22;

при Rиз=40•103 Ом,    Uпр=U/42.

Следовательно, чем выше значение Rиз, тем меньше значение Uпр, значит меньше опасность поражения человека током (меньше Iч).

а)



б)



Рис. 1.4.1 – Прикосновение человека к проводу однофазной сети изолированной от земли в нормальном режиме ее работы: а) схема замещения, б) эквивалентная расчетная схема

Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) минимально допустимое сопротивление изоляции электроустановок, аппаратов, вторичных цепей и электропроводок напряжением до 1000 В должно быть, как правило, не менее 0,5 МОм.

При аварийном режиме (рис. 1.4.2) один из проводов сети, например 1, замкнут на землю через сопротивление замыкания Rзм.. 





Рис. 1.4.2 – Прикосновение человека к проводу однофазной сети, изолированной от земли, когда другой провод замкнут на землю (аварийный режим работы сети)

На практике сопротивление замыкания Rзм обычно мало по сравнению с R1, R2, и Rч и может быть принято равным нулю. Тогда согласно выражениям (1.4.1) и (1.4.2), напряжение прикосновения Uпр и поражающий ток Iч будут иметь наибольшие возможные значения.

Из вышеперечисленного можно сделать следующие выводы:

1. При замыкании провода на землю человек, прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением прикосновения, равным почти полному напряжению сети независимо от сопротивления изоляции проводов относительно земли.

2.  Защитная роль изоляции проводов в аварийном режиме практически полностью утрачивается и опасность однофазного прикосновения такая же, как и при двухфазном прикосновении.

Снизить опасность поражения человека может применение электрозащитных средств, изолирующих полов, сухой обуви. Поэтому применение инструмента с изолирующими рукоятками, изолирующих подставок, диэлектрических ковриков при эксплуатации однофазных сетей, изолированных от земли, обязательно.      



 

 

 

Анализ опасности поражения в трехфазных сетях системы заземления IT (с изолированной нейтралью)

В общем случае опасность поражения человека, прикоснувшегося к одной из фаз сети в период нормального режима ее работы (рис. 1.4.3), будет определяться величинами сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Ток, проходящий через тело человека может быть определен из выражения

,                              (1.4.5)

где Uф – фазное напряжение, напряжение на конце обмотки источника тока относительно нейтрали;

Z – комплекс полного сопротивления токоведущей части сети (фазы) относительно земли.



Рис 1.4.3 – Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме ее работы

В действительной форме этот ток равен

.                   (1.4.6)

Выводы:  

1. При равенстве сопротивлений изоляции и малых значениях емкости относительно земли, что характерно для электрических сетей напряжением до 1000 В, то есть при RА=RB=RC=Rиз и СА=СВ=СС=0 поражающий ток может быть определен из выражения

                       

        
.                               (1.4.7)

Из анализа выражения (1.4.7) видна защитная роль изоляции. Поддерживая сопротивление изоляции на высоком уровне, можно в нормальном режиме работы сети снизить опасность поражения человека электрическим током и сделать однофазное прикосновение практически безопасным.

2. При равенстве емкостей и очень больших сопротивлениях изоляции относительно земли, что характерно для кабельных линий электропередачи, т.е. при CA=CB=CC=C и RА=RB=RC=?, ток, проходящий через человека, может быть определен из выражения

.                 (1.4.8)

Из анализа выражения (1.4.8) видно, что, чем больше емкость фаз относительно земли, т.е. меньше емкостное сопротивление Xc, тем опаснее прикосновение человека к токоведущей части сети. Для уменьшения опасности прикосновения необходимо уменьшать емкость фаз относительно земли путем уменьшения длины сетей или применения такой защитной меры как электрическое разделение сети, принципиальная схема которого показана на рис. 1.4.4.


Физический смысл данной защитной меры заключается в применении разделяющих трансформаторов с коэффициентом трансформации 1:1 для питания электроэнергией потребителей. При этом емкость сети не влияет на опасность поражения человека при однофазном прикосновении за разделяющим трансформатором, где исход поражения определяется сопротивлением изоляции фаз относительно земли Rиз, которое можно поддерживать на высоком уровне.



 

Рис 1.4.4. – Принципиальная схема электрического разделения сети с применением разделительного трансформатора

Таким образом, в трехфазных трехпроводных сетях, изолированных от земли, как и однофазных сетях, опасность для человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов в период нормальной работы сети, зависит в основном от сопротивления изоляции фаз относительно земли.

Трехфазные сети с изолированной нейтралью по условиям электробезопасности целесообразно применять только при сравнительно небольшой протяженности электрической сети, от которой зависит значение ее емкости, и при высоком сопротивлении изоляции фаз относительно земли.

Высокий уровень изоляции может быть достигнут путем непрерывного контроля состояния изоляции и своевременным и быстрым устранением ее повреждений. Поэтому сети с изолированной нейтралью получили распространение в качестве сетей питания с мало разветвленными токоведущими частями (например, при питании потребителей от передвижных источников электрической энергии), а также в качестве сетей небольшой протяженности, находящихся под постоянным надзором квалифицированного личного состава.

Наиболее уязвим с точки зрения электробезопасности при эксплуатации трехфазных сетей с изолированной нейтралью случай замыкания одной из фаз на землю через малое активное сопротивление при одновременном однофазном прикосновении человека к другому исправному проводу сети (рис. 1.4.5). Проводимости исправных фаз по сравнению с проводимостью аварийной фазы можно принять равными нулю.





Рис. 1.4.5 – Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме работы

Тогда ток, протекающий через человека, может быть определен из выражения 

.

Если принять Rзм=0, тогда к человеку будет приложено линейное напряжение сети

.

Но так как в практике эксплуатации сопротивление замыкания фазы на землю равным нулю практически не бывает, то человек при прикосновении к исправному проводу сети может оказаться под напряжением



Это еще раз подтверждает вывод о необходимости поддержания сопротивления изоляции относительно земли на высоком уровне.

 

 

1.5 Опасность поражения электрическим током в электрических сетях системы заземления TN

 

Анализ опасности поражения в однофазной трехпроводной сети системы заземления TN-S (с заземленным выводом источника тока)

 

Трехпроводные сети получили наиболее широкое распространение напряжением 127, 220 и 380 В для питания сварочных трансформаторов, испытательных установок и других однофазных потребителей.

Для оценки опасности поражения человека электрическим током рассмотрим несколько случаев.

1. Прикосновение человека к фазному проводу, схема замещения показана на рис. 1.4.6. Ток, проходящий через человека, и напряжение прикосновения могут быть определены из выражений

 

,

,

где R0 – сопротивление заземления вторичной обмотки трансформатора TV и провода 2 Ом.



Рис. 1.4.6 – Прикосновение человека к фазному проводу однофазной двухпроводной сети системы заземления TN-S с заземленным выводом вторичной обмотки трансформатора

L – фазный проводник

N – нулевой рабочий проводник

PE – нулевой защитный проводник

А – электроприемник

Поскольку Rиз>R0, к человеку будет прикладываться почти полное напряжение сети Uпр?U.

Следовательно, в данном случае для уменьшения опасности поражения человека электрическим током большое значение приобретают сопротивления средств защиты Rсз, обуви Rоб и пола Rп, включенные последовательно с сопротивлением тела человека в цепи поражения.


В общем случае ток, протекающий через тело человека, может быть вычислен из выражения

.

2. Прикосновение человека к заземленному проводу сети, схема замещения показана на рис. 1.4.7. При этом возможны следующие два случая прикосновения человека к заземленному проводу сети:

а)



б)



Рис. 1.4.7 – Прикосновение человека к заземленному проводу однофазной двухпроводной  сети системы заземления TN-S

а) в период нормального режима работы сети

б) в период короткого замыкания у нагрузки

а) При прикосновении к заземленному проводу сети в нормальном режиме ее работы человек оказывается под воздействием напряжения прикосновения, равного падению напряжения на участке провода аб, т.е.

,

где Iн – ток нагрузки, протекающий в сети;

       Rаб – сопротивление провода на участке.

Согласно ПУЭ допустимое падение напряжения на каждом проводе сети не должно превышать 5% от номинального напряжения источника. Следовательно, максимальное значение напряжения прикосновения Uпр, соответствующее прикосновению человека к самой дальней от источника точке провода сети (точка 2), не будет превышать 5% от напряжения источника (Uпр<5%U). В данном случае нельзя говорить о том, что напряжение прикосновения будет безопасно для человека. Все будет зависеть от параметров электрической сети, цепи поражения и места приложения напряжения к человеку.

б) При прикосновении к заземленному проводу сети в аварийном режиме ее работы (коротком замыкании между проводами) напряжение источника распределится на сопротивлениях проводов до места замыкания. Если принять равными длины и сечения проводов, а следовательно,  и их сопротивления, то падение напряжения на каждом проводе составит половину напряжения источника (?U?0.5U). То есть, максимальное значение Uпр, соответствующее прикосновению человека к заземленному проводу в месте короткого замыкания, не будет превышать величины, равной половине напряжения источника (Uпр?0.5U).

Из рассмотренных случаев можно сделать выводы, что прикосновение человека к заземленному проводу при определенных условиях может быть опасно для человека, особенно в аварийном режиме работы.


Уменьшить опасность поражения человека электрическим током можно применяя средства зашиты или отключая сеть перед работой в ней.

Анализ опасности поражения в пятипроводной сети системы заземления TN-S (с глухозаземленной нейтралью)

 

Как было сказано выше, это электрическая сеть, наиболее распространенная в практике эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В. В таких сетях используется два напряжения Uф и Uл=
Uф 220/127; 380/220 и 380/660 В. По аналогии с однофазной сетью приведем анализ для двух случаев режимов работы сети.

1. Прикосновение человека к фазному проводу сети в период нормального режима ее работы (схема замещения показана на рис. 1.5.1).



Рис. 1.5.1 – Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной пятипроводной сети системы заземления TN-S с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме ее работы

Сопротивление изоляции токоведущих частей (фаз) сети в нормальном режиме во много раз превышает сопротивление заземления нейтрали источника тока R0. Поэтому величина поражающего тока, проходящего через человека, будет в основном определяться значением R0 и может быть вычислена из выражения

.

Сопротивление заземлителя R0, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов, или выводы источника однофазного тока, согласно ПУЭ в любое время года должно быть не более 2,4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, 220 В источника трехфазного тока или 380, 220, 127 В источника однофазного тока (табл. 1.5.1)

 Таблица 1.5.1

Сопротивление рабочего заземляющего устройства (в Омах)

Напряжение
Вид источника тока

 Линейное

Uл, В

 Фазное

Uф, В
трехфазный

 660

2

 380

4

 220

8
однофазный

 380

2

 220

4

 127

8
Если принять Rч>>R0, то получим, что к человеку будет приложено напряжение, равное фазному Uпр?Uф.

Из всего вышеизложенного следует:



а) прикосновение человека к токоведущей части сети с глухозаземленной нейтралью очень опасно и практически не зависит от сопротивления изоляции фаз относительно земли;

б) опасность однофазного прикосновения в сети с глухозаземленной нейтралью во много раз превышает опасность однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью;

в) исключить или уменьшить опасность поражения человека электрическим током можно, сняв напряжение с участка сети, являющегося объектом работы, или применив при работе электрозащитные средства. 

2. Прикосновение человека к фазному проводу сети в период аварийного режима ее работы (схема замещения показана на рис. 1.5.2).



Рис. 1.5.2 – Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной пятипроводной сети системы заземления TN-S (с глухозаземленной нейтралью) при аварийном режиме работы

В общем случае напряжение прикосновения, под которым окажется человек, может быть определено из выражения

,

а ток, протекающий через человека

.

Если принять, что сопротивление замыкания Rзм провода на землю равно нулю, тогда

,

т.е. человек окажется под воздействием линейного напряжения сети.

Если принять, что сопротивление заземления нейтрали источника тока R0 равно нулю, то

 

,

т.е. к человеку будет приложено фазное напряжение сети.

В практических условиях сопротивления Rзм и R0 всегда больше нуля, поэтому напряжение прикосновения, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период работы сети к исправному проводу всегда больше фазного, но меньше линейного напряжения сети

Uф<Uпр<Uл.

Отсюда можно сделать следующие выводы:

а) опасность поражения человека в период аварийной работы сети больше, чем в нормальном режиме работы сети;

б) опасность поражения человека при однофазном прикосновении в сети с глухозаземленной нейтралью больше, чем при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью.



II Практическая часть занятия

2. 1 Условия проведения лабораторной работы

Экспериментальные исследования выполняются на лабораторном стенде, который позволяет моделировать трехфазные сети переменного тока напряжением до 1000В с различными режимами нейтрали и пара­метрами сети. В лаборатории имеются две модификации стенда, не­сколько отличающиеся внешним видом, конструктивным исполнением и соответственно возможностями и порядком проведения работы. Од­нако снятие основных зависимостей, прежде всего тока через человека при однофазном прикосновении в сетях с изолированной и заземлен­ной нейтралью в функции от сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли, выполняется идентичным образом.

Существующие в реальных сетях распределенные сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли заменены в стендах сосредоточенными и равными для отдельных фаз сопротивлениями (rA=rB=rC=rиз) и емкостями (CA=CB=CC=C). Однофазные прикос­новения на стендах изучаются для случая прикосновения человека к корпусу электроустановки, находящемуся под напряжением. В каждом стенде имеется мнемопанель, на которой высвечиваются соответствую­щие участки сети при включении различных измеряемых схем.

На рис. 2.1.1 представлен внешний вид стенда моделирующего уст­ройства СЭБ-1.




Внешний вид стенда, моделирующего электрические сети


На другом стенде СЭБ-2 основные отличия во внешнем виде состоят в том, что ряд тумблеров имеет другое обозначение и без принципиальной электрической схемы, которая находится рядом со стендом, трудно разобраться в их предназначении; миллиамперметр, регистрирующий ток через человека, имеет две шкалы, что не очень удобно; зато есть возможность устанавливать три разных значения со­противления защитного заземления: 4, 10 и 75 Ом.



Задание на работу


На одном из лабораторных стендов необходимо провести следую­щие опыты:

1. В трехпроводной сети с изолированной нейтралью исследовать однофазное прикосновение:

 а)  при изменении активного сопротивления изоляции фаз относи­тельно земли (rA=rB=rC=var) при заданном значении сопротивления тела человека (Rh= const) и пренебрежении емкостями фаз относитель­но земли (CА=CB=CC=0), т.е. для воздушных сетей малой протяжен­ности, снять зависимости Ih = f(rиз) и Uпр = f(Ih);

 б)  при изменении емкости фаз относительно земли (CA=CB=CC=var) и больших значениях активных сопротивлений изоляции фаз по сравнению с емкостными (т.е. rA=rB=rC=rиз> ?), что имеет место для кабельных сетей, и заданном значении сопротивления тела человека (Rh=const) снять зависимости Ih = f(C) и Uпр = f(Ih).

2. В четырехпроводной сети с заземленной нейтралью исследовать однофазное прикосновение при изменении значения сопротивления тела человека (Rh=var) при условии, что CA=CB=CC=0, т.е. для воздуш­ной сети малой протяженности, и rA=rB=rC=rиз> ?, так как сопро­тивление изоляции много больше сопротивления заземления нейтрали r0 и ток, минуя rиз, замыкается через малое сопротивление r0. В этом опыте снимаются зависимости Ih = f(Rh) и Uпр = f(Ih).

3. В трехпроводной сети с изолированной нейтралью исследуются две защитные меры:

    а)  компенсация емкостной составляющей тока, для чего при заданном значении сопротивления тела человека (Rh=const), rA=rB=rC=rиз> ? и CA=CB=CC=C=0,6 мкФ, что характерно для протяжен­ных воздушных сетей, устанавливают индуктивность L (дроссель) тум­блером в нейтраль трансформатора и снимают зависимость Ih = f{L), предварительно измерив ток Ih без компенсации.

б)  защитное заземление электроустановки, для чего устанавливают СА=СB=СC=0, rA=rB=rC=rиз=const и Rh=const (в соответствии с заданием) и при Rз=var снимают зависимость Ih = f(rз).

 В настоящее время на стендах не исследуется защита занулением, широко применяемая в четырехпроводных сетях с заземленной нейтра­лью, т.к.
при этом должны перегорать согласно заложенному в кон­струкцию принципу предохранители и при каждом опыте надо устанав­ливать новые. Переход на автоматические отключающие устройства вместо предохранителей не реализован из-за технических трудностей и больших конструктивных переделок.
2.2 Порядок выполнения работы
Получите задание и разрешение от преподавателя на выполнение работы.
Работа на стенде СЭБ-1
Приведите стенд (рис. 10) в исходное положение, для чего:
–  ручки переключателей СА, СВ, СС, rA, rB, rC  установите на нулевые деления, а переключателей ПV и ПФ – в положение А;
– тумблеры "устройство", "шунтирующий", "компенсация", "за-нуление", rо, rр, rз в положение "выкл.";
– поворотом ручки переключателя 1 включите стенд.
1.    Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью.
При соприкосновении с корпусом электроустановки, на которую
произошло замыкание фазы, через человека протекает ток, значение которого зависит от параметров сети. Чем ниже сопротивление изоля­ции rиз и чем больше емкость С сети относительно земли, тем больше опасность поражения.
Определите опытным путем значение тока Ih, проходящего через тело человека.
а) при СА=СB=СC= 0 и  rA=rB=rC=rиз= var, для этого:
– двумя тумблерами на стенде включите "устр.";                
– установите ручку Rh (сопротивление тела человека) согласно заданию;
– нажмите кнопку "замыкание", что означает замыкание фазы на корпус электроустановки;
– установите ручку переключателей rA, rB, rC  последовательно на деления 1, 2, 5 и т.д., что соответствует активному сопротивлению изо­ляции фаз относительно земли;
– внесите показания приборов: вольтметра V и миллиамперметра A2 в бланк отчета в виде таблицы;
б) при rA= rB= rC  = ? и СА = СB = СC = var, для этого:
– установите ручки переключателей СА, СВ, СС последовательно на деления 0,1; 0,2 и т.д., что соответствует емкости фаз относительно зем­ли, и показания приборов впишите в таблицу;


– приведите стенд в исходное положение, для чего установите все ручки переключателей и тумблеры, как указано в начале опыта на стен­де СЭБ-1.
2.  Однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью.
В сети с заземленной нейтралью напряжения отдельных фаз по отношению к земле, как уже указывалось ранее, остаются практически постоянными в аварийном режиме и равны фазному напряжению. При соприкосновении с корпусом электроустановки, находящимся под на­пряжением, человек включается в электрическую цепь. Значение тока, проходящего через тело человека Ih, не зависит от электрических пара­метров сети, поскольку емкостное сопротивление и активное сопротив­ление изоляции фаз зашунтированы глухим соединением нейтрали с землей, имеющей очень малое сопротивление (для сети 380В r0 ? 4 Ом), которым можно спокойно пренебречь. При равенстве нулю сопротив­ления обуви и сопротивления основания (пола) ток, проходящий через тело человека, зависит только от его собственного сопротивления и мо­жет достичь смертельных для жизни значений.
Определите значение тока Ih через тело человека, для чего:
– включите "устр.";
– включите тумблер r0, что означает нейтраль трансформатора за­землена;          
– нажмите кнопку "замыкание";
– ручку переключателя Rh последовательно установите в положе­ние 1, 2, 4 и т.д.
– показания приборов внесите в таблицу, при этом вольтметр дол­жен показывать фазное напряжение.
– приведите стенд в исходное положение.
3.  Защитные меры в трехпроводной сети с изолированной нейтра­лью.
а) Компенсация емкостной составляющей тока в сети с изолиро­ванной нейтралью.
В протяженной сети с изолированной нейтралью, в которой ем­кость часто превышает 0,3 мкФ на фазу, для уменьшения (компенса­ции) емкостного тока замыкания на землю, а также тока через человека при его прикосновении к одной из фаз в нейтраль источника питания включают компенсирующее устройство в виде катушки индуктивности или дросселя.


В зависимости от значения индуктивности, которое в принципе можно регулировать, емкостной ток может быть полностью компенсирован либо недокомпенсирован или перекомпенсирован.
В данном опыте на стенде следует:
– двумя тумблерами включить "устр.";
–  ручки переключателей СА, СB, СС установить в положение 0,6 мкФ, Rh –согласно заданию;
– нажать кнопку "замыкание" и показания приборов вписать в таблицу;
– включить тумблер "компенсация" и показания приборов внести в ту же таблицу, где указывается заданное сопротивление тела человека Rh и значения тока Ih и напряжения прикосновения Uпр без компенса­ции и с компенсацией;
–  привести стенд в исходное положение.
б) Оценка эффективности защитного заземления.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала от по­ражения электрическим током при пробое фазы на корпус в сети с изо­лированной нейтралью (U < 1000 В) на электроустановках устраивается защитное заземление, которое представляет собой преднамеренное со­единение с землей металлических нетоковедущих частей электроуста­новки, нормально не находящихся под напряжением, посредством заземляющих проводников и заземлителей (см. работу "Исследование защитного заземления"). При правильно выполненном заземлении (т.е. правильно выбранном и реализованном заземляющем устройстве с со­ответствующим значением сопротивления заземления, для UА=380В rз? 4 Ом) напряжение прикосновения на корпусе и напряжение шага у корпуса основания при стекании тока через заземлитель должны быть меньше предельно допустимых, и тогда ток через человека будет мень­ше порогового отпускающего, т.е. меньше 10—15 мА.
Определите эффективность защитного, заземления, для этого:
–  двумя тумблерами включите "устр.";
– переключатель Rh поставьте согласно заданию;
– установите ручки переключателей rA, rB, rC в соответствии с заданием;
– нажмите кнопку "замыкание" и снимите показание миллиам­перметра A2, представляющего ток через человека Ih;


– включите тумблер rз, что означает подключение корпуса оборудования к защитному заземлению, и вновь запишите показания миллиамперметра, которое будет представлять значение тока через челове­ка при наличии заземления электроустановки;
– приведите стенд в исходное положение.
 
Работа на стенде СЭБ-2
Пояснения к содержанию каждого из опытов не даются, т.к. они уже приведены при работе на стенде СЭБ-1. Приводится лишь порядок выполнения работы.
1.  Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью.
а)  – включите тумблер "Сеть";
– переключатели СА, СB, СС поставьте в положение "0", переклю­чатель Rh – в положение, соответствующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп, что соответствует замыканию фазы на корпус, и изменяя последовательно активное сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли (rA=rB=rC=1; 2; 10 и 400 кОм) снимите значения тока, протекающего через человека Ih, по показанию миллиамперметра А2;                                                   
– результаты наблюдений занесите в бланк отчета;
– верните все переключатели и тумблеры в исходное положение, т.е. в положение "Выкл.".
б)  – включите тумблер "Сеть";
– переключатели rA, rB, rC поставьте в положение ?, переключа­тель Rh– в положение, соответствующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп и, изменяя последовательно емкость фазных проводов относительно земли (СА=СB=СC=0,1; 0,2; 0,6; 1,0; 1,6 мкФ), снимите значения тока, протекающего через человека, с при­бора А2. Показания для 0,1 и 0,2 мкФ возьмите по верхней шкале мил­лиамперметра, для остальных значений емкости – по нижней шкале;
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
2.     Однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью.
– включите тумблер "Сеть", а также Во, что соответствует включе­нию четвертого (нейтрального) провода, Ro, Sш1, что соответствует со­единению нейтральной точки с землей;


– тумблер Rрб поставьте в положение 4 Ом, что соответствует под­ключению сопротивления рабочего заземления;
– нажмите на кнопку Sкп и, изменяя последовательно значения Rh, снимите значения тока, протекающего через человека, с прибора A2 (по нижней шкале);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
3.  Защитные меры в трехпроводной сети с изолированной нейтра­лью.                                                       
а) Компенсация емкостной составляющей тока в сети с изолированной нейтралью.
– включите тумблер "Сеть";
– установите ручки переключателей СА,  СВ, СС в положение 0,6 мкФ, Rh — согласно заданию;    
– нажмите на кнопку Sкп и изменяя значения L (для чего устано­вите ручку тумблера SL в положения 0; 1; 2) снимите зависимость Ih = f(L);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
– б) Оценка эффективности защитного заземления.
– включите тумблер "Сеть";
– поставьте переключатели Rh, rA, rB и rC  в положение, соответст­вующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп и снимите значение тока, протекающего через человека при его прикосновении к незаземленному корпусу, с прибора А2 (по нижней шкале);
– включите тумблер Rз (сопротивление заземления) и при нажа­той кнопке Sск снимите с прибора А2 значения тока, протекающего че­рез человека, при изменении R3 4, 10 и 75 Ом (для Rз = 4 и 10 Ом показания берите с верхней шкалы прибора A2);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
Обработка экспериментальных данных
1.  По результатам исследования сети с изолированной нейтралью:
а) постройте графики зависимостей Iк = f(rиз) и Uпр  = f(Ih); сделайте анализ полученных кривых. Рассчитайте по заданному значению Rh значения тока Ih = Uф/(Rh + rиз/3) и напряжение прикосновения Uпр=Ih расRh и сравните с экспериментальными данными.
б) постройте графики зависимостей Ih = f(C) и Uпр = f(Ih) и сделай­те анализ полученных зависимостей кривых.
2. По результатам исследования сети с заземленной нейтралью постройте графики зависимости Ih = f(Rh) и Uпр = f(Ih) и сделайте анализ полученных кривых.
3.  По результатам опытов по компенсации емкостной составляю­щей тока и оценке эффективности защитного заземления сделайте со­ответствующие выводы.