Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Ток замыкания на землю, а значит и ток, протекающий через тело человека, зависит не только от сопротивления изоляции, но и от емкости сети. При емкости  мкФ увеличение сопротивления изоляции выше 50 кОм не дает эффекта: не повышает полного сопротивления фазы относительно земли и не снижает ни тока замыкания на землю, ни тока, протекающего через тело человека.

Емкость фаз относительно земли не зависит от каких либо дефектов: она определяется общей протяженностью сети, высотой подвеса проводов воздушной сети, толщиной фазной изоляции жил кабеля, т.е. геометрическими параметрами. Поэтому емкость сети не может быть снижена. В процессе эксплуатации емкость сети изменяется лишь за счет отключения и включения отдельных линий, что определяется требованиями электроснабжения.

Поскольку невозможно уменьшить емкость сети, снижение тока, протекающего через тело человека в сетях с изолированной нейтралью, достигается путем компенсации его емкостной составляющей индуктивностью. При этом в трехфазной сети нет необходимости включать индуктивность между каждой фазой и землей; компенсирующая катушка включается между нейтралью и землей (рис.5), соединяя их электрически.

 

Принципиальная схема компенсации емкостных токов замыкания на землю

		Рис.5

 

 

Ток, протекающий через тело человека, имеет две составляющие - активную и емкостную. В "компенсированной" сети к ним добавляются активный и индуктивный токи компенсирующей катушки (наличие активной составляющей объясняется активными потерями в катушке).

Индуктивность катушки  настроена в резонанс с емкостью сети, если

(10)

При этом емкостная и индуктивная составляющие находятся в противофазе и взаимно уничтожают друг друга. Таким образом, при полной компенсации влияние емкости на ток, протекающий через тело человека, исключается. Увеличение тока за счет активной составляющей гораздо меньше снижения его за счет компенсации емкости.

При равенстве емкостей  и весьма больших сопротивлениях изоляции  ток, протекающий через тело человека, снижается до величины

(11)

где  - активное сопротивление катушки, Ом.

В сетях напряжением до 1000 В компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю применяется лишь в подземных сетях шахт и рудников. Эта защитная мера применяется в дополнение к другим защитным мерам - в частности, защитному заземлению, т.к. самостоятельно безопасности в большинстве случаев не обеспечивает.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Изучить методические указания и получить у преподавателя допуск к выполнению работы.

Внимание! Работа выполняется на стенде, питающемся от сети напряжением 380 В. Включение стенда производить только с разрешения преподавателя.

С помощью стенда анализируется опасность поражения человека электрическим током при работе электродвигателя в аварийном режиме (при замыкании фазы на корпус электродвигателя) в трехфазных электрических сетях переменного промышленной (50 Гц) частоты тока напряжением до 1000 В при нормальном режиме работы сетей и оценивается эффективность защитных мер.

На мнемопанели (верхней вертикальной части) стенда наглядно демонстрируются (высвечиваются): провода электрических сетей, сосредоточенные сопротивления изоляции и емкости фазных проводов относительно земли, подключение электродвигателя к сети, электродвигатель, прикосновение человека к корпусу электродвигателя, схемы зануления, защитного заземления, компенсации емкостных токов замыкания на землю, путь электрического тока при замыкании фазы на корпус электродвигателя.

На средней (наклонной) панели стенда расположены приборы измерения: амперметр А₁ - для измерения тока короткого замыкания в системе зануления, миллиамперметр А₂ - для измерения тока, протекающего через тело человека, и вольтметр V -для измерения напряжения прикосновения.

На левой (боковой) панели стенда расположен автоматический выключатель фазы А системы зануления.

На нижней панели стенда находятся: переключатели сопротивлений изоляций  и емкостей  проводов относительно земли; тумблер включения стенда "УСТР."; кнопка "ЗАМЫКАНИЕ", при двойном нажатии которой имитируется замыкание фазы А на корпус электродвигателя; тумблер "ШУНТИРУЮЩИЙ", при включении которого происходит задержка срабатывания аппарата защиты в системе зануления; тумблер "ЗАНУЛЕНИЕ", включающий систему зануления; тумблер , при включении которого моделируется четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В, а при выключении - трехпроводная с изолированной нейтралью напряжением 380 В; тумблер "КОМПЕНСАЦИЯ ", включающий компенсирующую катушку; тумблер , включающий защитное заземление; переключатель сопротивления тела человека .