РАСЧЕТ ЗАНУЛЕНИЯ И КОНТРОЛЬ ЕГО СОСТОЯНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ СИСТЕМЫ «ТN»

Цель работы: Научиться определять состояние защитного зануления электроустановок. Освоить методику работы с приборами.

Задание для самостоятельной работы. Изучить рекомендованную преподавателем литературу и методические указания по выполнению работы.

В отчете о лабораторной работе дать определение и начертить принципиальную схему зануления электроустановок, начертить схемы измерения сопротивления петли фаза – нуль и сопротивления зануляющих проводников электроустановок, подготовить таблицы протокола эксперимента.

Общие сведения. Металлические корпуса электроустановок (электродвигатели, электродрели, электротранспортеры и др.), а также соединенные с ними металлические корпуса машин при изготовлении хорошо изолированы от токоведущих частей и безопасны для обслуживания. Однако при повреждении изоляции корпус электроустановки, а через него вся машина и обслуживающий персонал могут оказаться под напряжением. Если человек имеет хороший контакт с землей, то он может получить электрическую травму. В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) предусмотрен ряд защитно-предупредительных мер. Одна из них – использование устройства защитного зануления в сетях напряжением до 1000 В с глухоза-земленной нейтралью питающего трансформатора или генератора (сельские электросети). В этих сетях от источника тока к потребителям электроэнергии три фазных провода и один нулевой рабочий. Фазные провода идут от обмоток 3 трансформатора (рис. 1), а нулевой рабочий – от заземленной нейтрали 2.

Под занулением понимают преднамеренное соединение металлических частей электроустановок, не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора. Для зануления используют нулевой рабочий провод сети. К нему подключают корпуса электроустановок с помощью нулевых защитных проводников. Если корпус зануленной электроустановки 6 попадает под напряжение, то большая часть тока проходит через нулевой защитный проводник 8 в сеть и вызывает короткие замыкание между нулевым рабочим и фазным проводами. При этом перегорит плавкий предохранитель 7 (или выключается автоматический выключатель) и поврежденный участок цепи отключается. До того как сработает токовая защита, через человека, не вызывая поражения, проходит не

Для повышения безопасности обслуживания зануленные электроустановки иногда дополнительно заземляют. Корпус электро-установки 16 соединяют металлическим заземляющим проводником 17 с заземлителем 18. Последний представляет собой набор метал-лических стержней (обрезки труб, швеллеров, уголков и др.), уложенных или забитых вертикально в землю и сваренных перемычкой. Сопротивление заземляющих устройств регламен-тируется ПУЭ.

Защитному занулению подлежат все электроустановки при номинальном напряжении 300 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, работающие в любых условиях, а также наружные электроустановки и электроустановки напряжением 42 В и выше переменного тока и от 110 В и выше постоянного тока, работающие в условиях повышенной опасностью и в особо опасных условиях. Электроустановки взрывоопасных помещений зануляют независимо от напряжения.

Для оценки технического состояния и зануления (не реже 1 раза в 6 месяцев, а в сырых помещениях – 1 раза в 3 месяца проводят внешний осмотр нулевых защитных проводников и мест их соединения к магистрали и электрооборудованию. При капитальных и текучих ремонтах оборудования, но не реже 1 раза в год, с помощью омметров М-372, М-416 или других приборов измеряют сопротивления зануляющих проводников.

В процессе приемки электроустановок в эксплуатацию, при капитальных ремонтах и реконструкции сети периодически (не реже 1 раза в 5 лет у наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников, но не менее чем у 10% их общего числа) измеряют сопротивление петли фаза – нуль прибором М-417.

Петля фаза – нуль представляет собой цепь: фазные провода 4 и 3 (рис. 2) – обмотка 2 питающего трансформатора – нулевой рабочий провод 1 – нулевой защитный проводник 6 – корпус электроустанов-ки 5. По ней происходит короткое замыкание между нулевым рабо-чим и фазным проводами в том случае, если корпус электроустановки попадает под напряжение. Чем меньше сопротивление петли фаза-нуль, т.е. чем выше проводимость проводов и соединительных контактов, тем надежнее система зануления.

Лабораторная установка и применяемые приборы. В работе используют несколько различных потребителей электроэнергии: электродвигатели, электродрели, электросветильники, электровентилятор и др. Они подсоединены к электросети и часть из них защищена плавкими вставками, другая часть – автоматическими выключателями. Переносные электроустановки подключены в сеть через трехфазные и однофазные розетки. Все электрооборудование, участвующее в данной работе, пронумеровано краской (№ 1, № 2, № 3 и т. д.) и занулено. Некоторые корпуса электроустановок защищены с нарушениями ПУЭ, которые предстоит обнаружить. В работе используют несколько не подключенных к сети электродвигателей с неисправной изоляцией токоведущих частей. В работе применяют приборы М-417 и М-372.

Прибор М-417 предназначен для измерения сопротивления петли фаза–нуль в сети переменного тока с глухозаземленной нейтральной точкой питающего трансформатора напряжением 380 В ± 10%. Рабочий диапазон измерений 0,1...1,6 Ом. Полный диапазон показаний 0...2 Ом. При сопротивлении петли фаза–нуль больше 2 Ом прибор автоматически разрывает измерительную цепь. Его можно подключать при отключенном напряжении без снятия напряжения с контролируемого участка цепи. Прибор комплектуют двумя калиброванными соединительными проводами сопротивлением 0,04...0,05 Ом каждый.

Рис. 2. Схема измерения сопротивления петли фаза–нуль с помощью прибора М-417:

а – схема присоединения прибора; б – общий вид передней панели прибора; 1 – работающий провод; 2 – обмотка трансформатора; 3 – фазный провод сети; 4 – фазный провод от сети электроустановке; 5 – электроустановка; 6 – нулевой защитный проводник; 7 и 8 – клеммы для подключения; 9 – ручка «Калибровка»; 10 – сигнальная лампа «Z > 2 Ом»; 11 – кнопка «Проверка калибровки»; 12 – кнопка «Измерение»; 13 – сигнальная лампа «Z ¹ ¥»; 14 – измерительная шкала

Порядок работы прибора состоит в следующем. Отключают исследуемую электроустановку от сети. Ручку «Калибровка» прибора устанавливают в крайнее левое положение. Подсоединяют калиброванные провода прибора к клеммам на лицевой части прибора. Другие концы этих проводов подсоединяют так: один – к корпусу исследуемой электроустановки с помощью зажима, другой – к фазному проводу сети (вставляют штеккер в розетку напряжением 220 В в отверстие фазного провода). Подают напряжение на электроустановку. При отсутствии обрыва в цепи на приборе загорится сигнальная лампа «Z ≠ ∞».

Нажимают кнопку «Проверка калибровки» и с помощью ручки «Калибровка» устанавливают стрелку прибора на нуль. Отпускают кнопку «Проверка калибровки», нажимают кнопку «Измерение» и в течение 7 с снимают показания со шкалы прибора. Если сопротивление цепи больше 2 Ом, то загорается сигнальная лампа «Z > 2 Ом» и измерительная цепь в приборе автоматически размыкается.

Выключают электроустановку. Отключают прибор М-417 от сети.

Прибор М-372 предназначен для обнаружения напряжения 60...380 В на зануленном или заземленном электрооборудовании и измерения сопротивления 0,1...50 Ом. Его комплектуют струбциной для присоединения к магистрали заземления или зануления, щупом и набором медных проводов. Три провода для подключения к магисграли имеют сечение 1,5; 2,5 и 4 мм² и длину соответственно 2, 5 и 8 м. Провод для подключения к щупу имеет калиброванное сопротивление 0,035 Ом.

Для измерения сопротивления зануляющих проводников про-ворачивают струбцину к зачищенной до металлического блеска площадке на корпусе силового щитка 3 (рис. 3) лаборатории. Соединяют струбцину с одной из клемм R_x (7 или 8) прибора с помощью одного из калиброванных проводов длиной 3;5 или 8 м в зависимости от удаленности силового щитка от электроустановок. Ко второй клемме R_x присоединяют проводник со щупом 2.

С помощью корректора 11 ориентируют стрелку прибора на нуль. Нажимают кнопку 6 и рукояткой 9 «Установка ∞» устанавливают стрелку на отметку шкалы ∞.

Рис. 3. Схема измерения сопротивления зануляющих проводников

электроустановок:

а – схема подсоединения прибора; б – общий вид передней панели прибора; 1 – электроустановка; 2 – щуп; 3 – силовой щиток лаборатории; 4 – выключатель электроустановки; 5 – нулевой защитный проводник; 6 – кнопка включения прибора; 7и 8 – клеммы подсоединения прибора; 9 – рукоятка «Установка ∞»; 10 – шкала; 11 – корректор; Ф – фазные провода; Н – нулевой рабочий провод

Острие щупа 2 (щуп держат за изолированную ручку) прижимают к зануленной электроустановке 7 на участке, очищенном от краски. Если стрелка прибора отклоняется, то это означает, что корпус электроустановки находится под напряжением. В этом случае во избежание повреждения прибора измерять сопротивление нельзя, а саму электроустановку следует немедленно отключить. Если стрелка не отклонилась, нажимают кнопку би, определяют сопротивление.

Нормы на сопротивление защитных проводников отсутствуют. Если сопротивление защитных нулевых и заземляющих проводников одной электроустановки значительно больше, чем других, то проверяют качество соединительных контактов цепи и в первую очередь на корпусе электроустановки. Сопротивление переходных контактов не должно превышать 0,05 Ом.

Порядок выполнения работы

Задание № 1. Оценить внешнее состояние нулевых защитных проводников электроустановок лаборатории.

Выясняют, все ли электрооборудование данной работы, а также электрооборудование других работ, пронумерованное краской, занулено, при этом проверяют вид применяемых нулевых защитных проводников. Для зануления электроустановок используют отдельные металлические проводники. В дополнение к ним, а при достаточной проводимости вместо них служат естественные проводники: металлические конструкции зданий, арматура строительных конструкций, металлические трубопроводы (кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ, канализации и центрального отопления) и др.;

соответствие размеров сечения нулевых защитных проводников требованиям ПУЭ. Наименьшие размеры сечений приведены в табл. 1.

Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников, выполненных из различных материалов, способ крепления нулевых защитных проводников к электроустановкам и магистрали. Проводники должны быть приварены или закреплены болтами. Для болтовых соединений предусматривают способы защиты от коррозии и ослабления контактов:

– нет ли электрооборудования, зануленного последовательно. Такое зануление недопустимо, так как в случае обрыва соединительного проводника одной, электроустановки все последующие также потеряют зануление. Каждая электроустановка должна быть соединена с нулевым рабочим проводом сети (с корпусом зануленного силового рубильника) собственным защитным проводником непосредственно или через зануляющую (заземляющую) магистраль сечением не менее 100 мм², укрепленную по периметру помещения;

Таблица 1

– нет ли заземленного, но незануленного электрооборудования. В сети, где применяют зануление, заземлять корпуса электроустановок без их зануления нельзя. Это связано с тем, что при попадании напряжения на корпус заземленной, но незануленной электроустановки под напряжением окажутся все корпуса других зануленных установок;

– заземлен ли нулевой рабочий провод повторно при вводе в здание (лабораторию). Повторное заземление нулевого рабочего провода сети выполняют также на концах воздушных линий или ответвлений от них длиной более 200 м. Это делают для надежности заземления нейтрали источника тока, а также на случай обрыва нулевого рабочего провода. Дополнительное заземление корпусов зануленных электроустановок тоже рассматривают как повторное заземление нулевого рабочего провода;

– состояние зануления переносных электроприемников и светильников. Их корпуса зануляют с помощью дополнительной медной гибкой жилы кабеля. Если электроустановка трехфазная, то это четвертая жила, если однофазная – третья. Цвет ее изоляции отличается от цвета изоляции рабочих жил. С одной стороны, дополнительная жила присоединяется к корпусу электроустановки, с другой – к специальному контакту соединительной вилки. Этот контакт длиннее фазных контактов. При включении переносной электроустановки в сеть ее зануление происходит до подачи напряжения, а при отключении – прерывается после снятия напряжения. Сечение дополнительной зануляющей жилы должно быть равно сечению фазных проводников, но не менее 1,5 м².

Для зануления корпусов переносных однофазных электроприемников, в том числе светильников, используют только отдельную жилу, но не нулевой рабочий провод, по которому питается электроприемник, так как при его случайном обрыве корпус электроустановки окажется под напряжением даже при исправной изоляции внутри корпуса. Переносные электроустановки, корпуса которых имеют двойную изоляцию, не зануляют.

Все отмеченные нарушения защитного зануления электроустановок записывают в отчет.

Задание № 2. Измерить сопротивление зануляющих проводников электроустановок.

По приведенной ранее методике прибором М-372 измеряют сопротивление зануляющих проводов пронумерованных электроустановок лаборатории. Делают выводы о соответствии сопротивления нормативным условиям.

Задание № 3. Исследовать сопротивление петли фаза-нуль и определить коэффициент кратности защиты электроустановок.

Данное задание следует выполнять двум студентам и только под наблюдением преподавателя или лаборанта.

По приведенной ранее методике прибором М-417 измеряют сопротивление петли фаза–нуль не менее чем на двух электроустановках. Одна часть из них должна быть защищена плавкими вставками, другая – автоматическими выключателями.

Определяют силу тока короткого замыкания, А,

,

где 0,9 – коэффициент, учитывающий погрешность измерения; U_ф – фазное напряжение сети В; Z – измеренное прибором М-417 сопротивление петли фаза–нуль, Ом.

Сила номинального тока отсечки I_н нанесена на автоматический

выключатель или плавкую вставку.

Вычисляют коэффициент кратности защиты

.

Таблица 2