Лабораторная работа №5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ШАГОВЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ
ЗАМЫКАНИИ
НА КОРПУС ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ.
Цель работы: исследовать характер распределения шаговых напряжений и
тока, протекающего через человека, при замыкании фазы на корпус
электроустановки и выявить факторы, влияющие на исход поражения шаговым напряжением.
1.1.
Основные теоретические сведения
При замыкании на землю или заземленный
металлический корпус электроустановки ток растекается по земле, образуя зону
растекания. Зоной растекания тока замыкания на землю называется зона земли, за пределами которой
электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на нее, может быть
условно принят равным нулю. На поверхности грунта в пределах зоны
растекания образуются потенциалы, которые уменьшаются по мере удаления от места
замыкания (рис. 1).
Человек
в зоне растекания тока попадет под
напряжение, равное разности потенциалов точек почвы, в которых находятся его
ноги, называемое напряжением шага. Его значение определяется разностью ординат кривой
распределения потенциалов на расстоянии шага (рис. 1) или по формуле
где IЗ - ток замыкания на
землю; r - удельное сопротивление грунта; а -
ширина шага (принимается 0.8 м); х - расстояние от места замыкания (центра
заземлителя) до рассматриваемой точки на поверхности земли.
Сила тока, протекающего через человека,
где R1 - сопротивление тела человека (принимается 1000 Ом); RШ
- сопротивление растекания тока в грунте между точками, в которых находятся
ноги человека (“сопротивление шага”); если пренебречь сопротивлением обуви, то
RШ » 6rn , где
rn -
удельное сопротивление грунта поверхности (9…53
Ом´м).
Изменение
напряжения шага оценивается коэффициентом напряжения шага
KШ = UШ / UЗ
где U3=I3r3
- напряжение на заземлители, равное
произведению тока замыкания на землю и сопротивления заземляющего устройства.
Если
человек находится в зоне растекания тока замыкания на землю и касается корпуса
поврежденной установки, он оказывается под напряжением прикосновения UПР,
равным разности потенциалов корпуса установки и потенциала точек поверхности
грунта, в которых располагаются ноги человека. При удалении от заземлителя напряжение прикосновения
увеличивается. Ток, который проходит через человека, обусловленный напряжением прикосновения
где RПР - сопротивление
прикосновения, состоящее из сопротивлений заземляющего устройства и опорной
поверхности ног человека.
Для
уменьшения напряжения шага и прикосновения необходимо, чтобы кривая
распределения потенциалов в зоне растекания была по возможности пологой. Это
достигается выравниванием потенциалов, для чего заземляющие устройства
выполняются в виде замкнутых контуров, охватывающих территорию защищаемого
объекта.
Если этот метод не позволяет уменьшить
до необходимости значения напряжения прикосновения и шага, применяют контурное
заземление в виде вертикальных электродов, соединенных горизонтальными
полосами, или в виде металлической сетки под площадкой, на которой установлено
электрооборудование. Уменьшение шаговых напряжений на территории, примыкающей к
этой площадке, достигается прокладкой в земле на некоторой глубине поперечных
металлических полос, не соединяемых с основным заземлением и между собой.
1.По данным
измерений построить зависимости Iч = ¦(l) и Uш = ¦(l) , где l -
расстояние человека от опоры, считая, что ширина шага составляет 0,8м и
каждое переключение ”перемещает” человека на один шаг. Построить вольт амперную
характеристику тела человека на один шаг. Построить вольт - амперную
характеристику тела человека Iч = ¦(Uш).
2. Для
каждого значения Uш рассчитать сопротивление тела человека и
построить зависимость Rч = ¦(Uш)
где r
удельное сопротивление грунта поверхности.
Рис. 1. Распределение потенциалов при
замыкании на землю.
Последовательность выполнения работы.
|
Напряжение электроустановки, |
Ток замыкания на землю, |
Сопротивление заземления, |
Измеренные и вычисленные параметры |
Расстояние человека от места замыкания на землю,м |
|||||||||
|
кВ |
А |
Ом |
|
0,8 |
1,6 |
2,4 |
3,2 |
4,0 |
4,8 |
5,6 |
6,4 |
7,2 |
8,0 |
|
|
|
|
Iч, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iч,
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iч,
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iч, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iч,
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iч,
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|