ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНЫХ МЕР ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ШАГА

Цель работы – Оценить условия возникновения напряжений шага и эффективность защиты от опасности поражения с помощью сложных заземляющих контуров.

Общие сведения

Напряжение шага -- обусловленное током замыкания на землю напряжение между точками земли или пола, на которые человек может наступить одновременно.

Такое явление наблюдается при замыкании электрического тока на землю или на заземленный металлический корпус электроустановки, так как растекающийся в земле ток образует от заземлителя или места замыкания зону растекания по радиальным направлениям во все стороны и в глубину земли. Это напряжение уменьшается по мере удаления от места замыкания, а на расстоянии, равном примерно 20 м, будет близким к нулю.

Если на графике по вертикальной оси отложить напряжение в вольтах, а по горизонтальной – расстояние от заземлителя в метрах, то кривая распределения в зоне растекания тока будет иметь крутой спад вблизи заземлителя и тем более пологую форму, чем выше проводимость грунта (рис.6.1).

Величина напряжения шага U_ш определяется по формуле:

, В

где I_з – ток замыкания на землю, А;

d – величина шага, м (0, 8-1, 0 м);

x – расстояние от центра заземлителя до рассматриваемой точки на поверхности земли, м;

ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м.

Как можно видеть из приведенной формулы, напряжение шага уменьшается при удалении человека от заземлителя.

Сила тока, проходящего через тело человека когда он находится под действием напряжения шага U_ш определяется по следующей формуле:

 

I_чел = А,

где R_чел – сопротивление тела человека, Ом (1000 Ом);

R_ш – сопротивление растеканию тока в земле от одной ноги до другой, зависящее от удельного сопротивления поверхности грунта (ρ _п), площади ступни ног (680 см²) и длины шага (0, 8 м).

Величина R_ш обычно принимается равной 6ρ _п (сопротивлением обуви пренебрегаем).

С целью предупреждения опасного воздействия напряжения шага на человека производится выравнивание потенциалов в зоне растекания тока путем устройства сложных заземлителей в виде замкнутого контура, охватывающего всю территорию защищаемого объекта.

Сложный заземляющий контур представляет собой совокупность горизонтальных и вертикальных заземлителей (стальные полосы, профильное железо и т.п.), закопанных на определенную глубину.

Расчет заземляющего контура строится в зависимости от принятой величины тока замыкания, удельного сопротивления грунта, защищаемой площади, находящейся под электрооборудованием и т.п. и сводится к определению размеров заземляющего устройства с целью доведения величины его сопротивления до нормируемых значений.

Описание лабораторной установки.

Моделирующее устройство УШН-1 представляет собой лабораторный стенд, в котором смонтирована схема, позволяющая моделировать и демонстрировать замыкание электрического тока на землю в линиях электропередачи (ЛЭП) напряжением 6 кВ и 35 кВ.

На мнемопанели стенда показывается путь прохождения тока, световым сигналом имитируется короткое замыкание на металлическую опору ЛЭП, изображается графически распределение потенциалов в земле и изменение величины напряжений шага при различных расстояниях человека от места замыкания тока и др.

При появлении опасности поражения загорается предупредительная надпись «опасно». Переключателем «защита» включается в схему сложный контур для выравнивания напряжения, действие которого можно наблюдать на мнемосхеме и по показаниям приборов.

На панель стенда выведены следующие выключатели и переключатели:

Сеть – включение питающего напряжения;

Защита – попеременное включение заземляющих контуров различных по величине сопротивлений;

6 кВ, 35 кВ – выбор номинального напряжения линии электропередачи;

U_ш – выбор места нахождения человека от заземлителя;

I_чел – включение для производства замера силы тока, проходящего через человека;

I_кз – включение для определения силы тока короткого замыкания.

Пробой (кнопка) – осуществление имитации замыкания высоковольтной линии на металлический корпус опоры.

Порядок проведения работы.

1. После ознакомления с описанием работы и устройством стенда проверить соответствие стенда исходному состоянию: выключатели «сеть» и «защита» должны находиться в положении «выкл» и «0», переключатель «6 кВ-35 кВ» - в нейтральном положении; U_ш – в положении «2», «I_чел-I_кз» - в положении «I_кз».

2. Подготовить протокол для записи результатов наблюдений, после чего с разрешения преподавателя, подключить стенд к питающей сети напряжением 220 В.

3. Включить выключатель «сеть». При этом на мнемопанели высвечивается изображение высоковольтной воздушной линии электропередачи.

4. Переключатель «6 кВ-35 кВ» поставить в одно из фиксируемых положений (по указанию преподавателя).

5. Нажать кнопку «пробой». На мнемопанели демонстрируется имитация растекания тока в земле при замыкании воздушной линии на опору и высвечивается кривая распределения потенциала в зоне растекания тока. Амперметр показывает величину тока замыкания.

6. Установить переключатель в положение I_чел для фиксации показаний амперметра.

7. Поставить переключатель U_ш последовательно в положение 2, 4, 6, 8 и т.д. (это будет соответствовать удалению человека от места замыкания) и записать в протокол по показаниям миллиамперметра силу тока, проходящего через человека, а по показаниям вольтметра – величину напряжения шага.

8. Поставить переключатель «защита» в положение 0, 5 Ом. На световой панели появится изображение контура заземления и исчезнет сигнал «опасно». Записать в протокол показания вольтметра и амперметра.

9. Увеличить с помощью переключателя «защита» сопротивление заземляющего контура до 50 Ом, отметив в протоколе последствия такого увеличения.

10. Привести схему в исходное положение, выключить установку из розетки.

11. По полученным данным построить графики зависимости:

I_чел = f (l); U_ш = f (l); I_чел = f (U_ш).

Протокол

Линия электропередачи напряжением …… кВ.

Сила тока замыкания ………. А.

	Расстояние от человека до заземлителя, м
Напряжение шага без защиты, В
Сила тока, проходящего через человека без защиты, мА
Напряжение шага после включения защиты, В	0, 5 Ом
50 Ом
Сила тока, мА	0, 5 Ом
50 Ом

Для линии электропередачи напряжением 35 кВ составить аналогичный протокол.

4.5. Контрольные вопросы

1. Напишите формулу для определения величины напряжения шага и раскройте физический смысл ее элементов.

2. На каком расстоянии от места замыкания электрического тока на землю напряжение шага практически равно нулю?

3. К какой категории согласно «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) относятся производственные помещения при наличии в них химически активной среды?

4. Объясните значения на стенде УШН-I переключателя «U_ш».

5. Какой род тока (переменный или постоянный) представляет большую опасность?

6. Как устроен и для чего служит сложный заземляющий контур?

7. Изобразите кривую зависимости I_чел=f(U_ш).

8. Напишите формулу для определения силы тока, проходящего через тело человека, попавшего под напряжение шага.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: