МЕТОДИКА РАСЧЕТА ИСКУССТВЕНОГО ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Лабораторная работа № 9

"ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ МЕТОДОМ АМПЕРМЕТРА-ВОЛЬТМЕТРА"

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ЦелИ работы

При обслуживании оборудования, имеющего электрический привод, рабочий персонал часто прикасается к нетоковедущим металлическим частям, нормально не находящимся под напряжением. В ряде случаев такое прикосновение является нормальной рабочей операцией (например, работа на станке, приводом которого служит электродвигатель). Повреждение изоляции у электрооборудования неизбежно влечет за собой переход напряжения на металлические части оборудования, и, в результате этого рабочий оказывается под воздействием электрического тока, что приводит к несчастным случаям.

Одной из мер защиты в таких случаях является применение защитного заземления.

Цели лабораторной работы:

получить практические навыки по выбору и расчету параметров защитного заземления, сроков и методов измерения сопротивления и определения пригодности защитного заземления электроустановок.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Под заземлением какой-либо части электроустановки понимается преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Под заземлителем понимается проводник (электрод из трубы, прутка, уголка, полосы и т. д.) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземленные части оборудования с заземлителем.

Заземлители бывают искусственными и естественными. Искусственным заземлителем называется заземлитель, специально выполненный (вбитый, ввернуты, закопанный на определенную глубину) для целей заземления. Естественным заземлением называются находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления, за исключением трубопроводов горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления.

Рис. 1. Конструкция защитного заземления:

а - общий вид; б - установка стержневого заземлителя в траншее;

1 - вертикальный заземлитель; 2 - соединительная полоса (горизонтальный заземлитель)

Сопротивление заземлителя в большой мере зависит от удельного сопротивления грунта r, измеряемого в Ом×м. Удельное сопротивление грунта зависит от характера почвы (влажность, температура, род грунта, степень уплотненности), а также от времени года. Наибольшую величину оно имеет в холодный период (северные районы) и теплый период (южные районы), когда почва наиболее сухая.

Сопротивление заземляющих устройств необходимо периодически контролировать, так как из-за коррозии заземлителей или механических повреждений оно может превысить допустимую величину. Контроль сопротивления осуществляется перед вводом заземляющих устройств в эксплуатацию после монтажа, через год после включения в эксплуатацию и в последующем при комплексном ремонте электроустановки, но не реже чем через 10 лет на электростанциях, подстанциях и линиях электропередач, через 3 года на подстанциях потребителей и ежегодно в цеховых электроустановках потребителей.

Сопротивление заземляющих устройств не должно превышать 4 Ом в электросетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и 10 Ом в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью. Так в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью сопротивления заземляющих устройств не должны превышать 2 Ом при линейном трехфазном напряжении 660 В, 4 Ом - при380 В и 8 Ом - при 220 В.

Измерение сопротивления растеканию тока заземляющих устройств, как правило, производят в теплое время года (май - октябрь), и измеренное удельное сопротивление грунта r_изм умножается на коэффициент сезонности Y, учитывающий возможное повышение сопротивления в течение года и состояние грунта во время измерений. Для измерения сопротивления используются измерители заземления МС-07, МС-08, М-372, М-416, М1011, геофизический прибор типа ИКС, компенсационные приборы, работающие на повышенной частоте; метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и другие. Для определения удельного электрического сопротивления грунта используется метод четырех электродов. Однако наиболее распространен метод амперметра-вольтметра (рис. 2).

Рис. 2. Схема измерения сопротивления заземляющих устройств

по методу амперметра-вольтметра:

R_х - испытываемое сопротивление; R₃, R^'₃, R^"₃ - различные положения зонда; R_в - вспомогательный заземлитель

Вспомогательный заземлитель R_в и зонд R₃ устанавливаются на расстоянии от испытуемого заземлителя, не менее приведенного на рис. 3.

Рис. 3. Схема размещения заземлителей для измерения

сопротивления растеканию тока:

а - в - одиночных заземлителей; г - полосовых заземлителей;

R_х - испытуемый заземлитель; R₃ - зонд; R_в - вспомогательный зонд

Для большей точности измерений вольтметр должен иметь внутреннее сопротивление не менее 50 кОм. Измерительный ток I_з проходит через испытываемое заземляющее устройство R_х. Падение напряжения на R_х измеряется вольтметром V, включенным между R_х и зондом R_з. Таким образом, сопротивление растеканию тока испытываемого заземляющего устройства будет равно R_х = U/I_з.

Стекание электрического тока в землю может происходить при замыкании токоведущих частей на заземленные нетоковедущие части электроустановки (корпус, станина, и т. п.), при падении фазового провода на землю, при разряде молнии в молниеотвод, дерево или непосредственно на землю. Во всех этих случаях на поверхности земли возникают электрические потенциалы.

Рассмотрим схему рассеивания тока в земле при пробое изоляции электроустановки на заземленный корпус. С целью упрощения анализа электрического поля допустим, что ток замыкания (I_S) стекает в землю через одиночный полусферический заземлитель радиусом x_S, погруженный в однородный и изотропный грунт с удельным сопротивлением r (рис. 1)

Потенциал произвольной точки A на поверхности грунта (или напряжение этой точки относительно бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом) определяется по формуле

. (1)

Если учесть, что

,

то выражение (1) примет вид

. (2)

Это выражение является уравнение гиперболы, значит, потенциалы точек на поверхности грунта изменяются по гиперболическому закону (рис. 1). Потенциал точки A будет максимальным на поверхности заземлителя (напряжение на заземлителе)

, (3)

где – сопротивление заземлителя растеканию тока, Ом.

Рис. 1. Схема растекания в грунте через полусферический заземлитель и распределение потенциала на поверхности земли.

Вместо термина «сопротивление заземлителя растеканию тока» обычно принимают условный сокращенный термин «сопротивление заземлителя» (его следует отличать от сопротивления заземлителя как проводника).

Из схемы, приведенной на рис. 1 видно, что чем дальше от места утечки тока в землю находится точка A на поверхности грунта, тем меньше её потенциал. На расстоянии 1 м от заземлителя потенциал составляет около 32% от максимального значения, а на расстоянии 10 м – 8%. На расстоянии 20 м и более от заземлителя падение напряжения между точками, находящимися на этих расстояниях, и точками, еще более удаленными, практически равно нулю. Поэтому потенциал этих точек, достаточно (20 м и более) удаленных от заземлителя точек, можно принять равным нулю. Область поверхности грунта, потенциал которого равен нулю, называется электротехнической землей, или зоной нулевого потенциала.

Область земли, в пределах которой стекании тока с заземлителя возникает заметный градиент потенциала, называют зоной растекания (зона до 20 м).

При обнаружении замыкания на землю запрещено приближаться к месту замыкания на расстояние менее 4 м в помещениях и менее 8 м на открытой местности [4].

Находясь в зоне растекания тока, человек может оказаться под действием разности потенциалов, например, на расстоянии шага (рис. 2).

Рис. 2. Напряжение шага

Напряжением шага называется разность потенциалов между двумя точками земли, обусловленная растеканием тока замыкания на землю, при одновременном касании их ногами человека.

Исходя из определения, можем записать

.

С учетом (3) получаем

, (4)

где, a – расстояние, равное шагу человека, обычно принимаемое 0,8 м; – коэффициент напряжения шага в случае полусферического заземлителя.

Напряжение шага также зависит от сопротивления опорной поверхности ног (R_н) и сопротивления обуви (R_об). Влияние этих сопротивлений учитывается коэффициентом b₂

,

где, R_ч – сопротивление тела человека; R_h – полное электрическое сопротивление в цепи человека, попавшего под шаговое напряжение.

Тогда напряжение шага

.

Ток через человека, попавшего под шаговое напряжение, определяют из выражения

. (6)

При замыкании на землю через корпус заземленного оборудования корпус также окажется под напряжением заземлителя (3). Если человек прикоснется к этому корпусу, то он окажется под напряжением прикосновения, представляющим собой напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю (корпус) при одновременном прикосновении к ним человека (рис. 3).

Рис. 3. Напряжение прикосновения

I – кривая распределения потенциалов на поверхности земли;

II – кривая зависимости напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя.

Для человека, стоящего на грунте и касающегося заземленного корпуса, оказавшегося под напряжением, напряжение прикосновения может быть определено по выражению

, (7)

где, – потенциал руки или корпуса; – потенциал грунта в точке, где стоит человек.

На рис. 3 показано несколько электроприемников, присоединенных к заземлителю Rз. Потенциалы всех корпусов электроприемников, так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводом, электрическое сопротивление которого пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением заземлителя растеканию тока.

Если в выражение (7) подставить значение j_р j_н, то получим

, (8)

где, – коэффициент напряжения прикосновения для полусферического заземлителя.

Значения a₁ и b₁ для заземлителей, отличных от полусферической формы, особенно для сложных групповых заземлителей, определяются экспериментальным путем и приведены в литературе [1].

Выражение (8) позволяет вычислить напряжение прикосновения без учета сопротивления опорной поверхности ног (R_н) и сопротивления обуви (R_об). Влияние этих сопротивлений определяют при помощи коэффициента a₂, который учитывает падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи человека .

Установлено, что дополнительные сопротивления в цепи человека, оказавшегося под напряжением прикосновения, примерно в четыре раза больше этих сопротивлений в цепи человека, попавшего под шаговое напряжение [1]. Поэтому можно принять a₂=4b₂.

Для напряжения прикосновения окончательно имеем

. (9)

Ток, проходящий через человека, оказавшегося под напряжением прикосновения, определяют из выражения

. (10)

При одиночном заземлителе (рис. 3), когда человек, соприкасающийся с электрооборудованием, находится вне зоны растекания тока, коэффициент прикосновения a_пр=a₁=1, т. е. U_пр=U_max=U_з (если не учитывать коэффициент a₂).

Так как в случае шагового напряжения и напряжения прикосновения опасной является величина разности потенциалов, то естественно предположить, что безопасность человека, попавшего в зону растекания тока, можно повысить, уменьшив эту разность по одному из основных принципов обеспечения безопасности – принципу снижения (ликвидации) опасности. В рассматриваемом случае этот принцип реализуют выравнивания значений потенциалов на поверхности грунта, применяя контурное заземление с выравнивающими сетками (полосами) (рис. 4)

При контурном заземлении заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования, поэтому корпуса электрооборудования, как правило, находятся в зоне растекания тока. В этом случае при замыкании на корпус коэффициенты напряжения прикосновения и шага будут меньше, чем при одиночном (рис. 3) или выносном (рис. 5) заземляющем устройстве.

Рис. 4. Контурное заземление с выравниванием потенциала внутри и за пределами контура: а) изменения потенциалов; б) – план; О – оборудование, подлежащее заземлению; дополнительные стальные полосы

При больших точках замыкания на землю, чтобы уменьшить шаговое напряжение по краям и за пределами его, в местах проходов и проездов применяется укладка в землю дополнительных стальных полос (рис.4), соединенных с контуром заземления, благодаря которым кривая спада потенциала делается более пологой.

Рис. 5. Схема выносного заземляющего устройства: 0 – электрооборудование, подлежащее заземлению; 1 – соединительная металлическая шина; 2 – заземлитель; 3 – наружняя стена здания

Для однородной земли

Примечание. Земля считается нормальной влажности, если измерению электрического сопротивления грунта предшествовало выпадение небольшого количества осадков.

Рассчитать сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземления (электрода) по формуле

где l = 3 м - длина заземлителя; d = 0,05 м - диаметр трубы или стержня; H = h + l/2 - глубина заложения вертикальных электродов, м (рис. 4); h = 0,8 м - расстояние от поверхности земли до электрода.

Рис. 4. Трубчатый или стержневой заземлитель в грунте

Рассчитать количество вертикальных электродов, необходимых для получения допустимых значений сопротивления заземления по приближенной формуле, без учета полосы связи

где R_доп - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства (табл. 9.1); h - коэффициент использования группового вертикального заземлителя (табл. 9.3); n - число вертикальных электродов.

Коэффициент использования учитывается при расстоянии между вертикальными электродами менее 40 м, когда происходит взаимодействие полей растекания тока и уменьшается проводимость электродов.

Для определения h необходимо разделить сопротивление одиночного электрода R_о на допустимое R_доп и полученное значение n сравнить с числом электродов из табл. 9.3, увеличив его до соответствующего большего табличного значения.

Таблица 9.3

Учета влияния полосы связи

Рассчитать длину горизонтальной соединительной полосы

L_n = a(n-1),

где a = 3 м - расстояние между вертикальными электродами.

Рассчитать сопротивление соединительной полосы по формуле

где d - эквивалентный диаметр полосы шириной b = 0,04 м, d = 0,95 b; h = = 0,8 м - глубина заложения полосы.

Рассчитать результирующее сопротивление заземляющего устройства

где h_п - коэффициент использования соединительной полосы (табл. 9.4).

Сравнить полученное значение R_гр с R_доп. Если сопротивление группового заземлителя получится больше допустимого сопротивления, то нужно увеличить число электродов и произвести повторный расчет.

Таблица 9.4

Коэффициенты использования h_п соединительной полосы, соединяющей вертикальные электроды группового заземления при a / l = 1

Методические указания для выполнения лабораторных работ на ла­бораторном стенде « ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ БЖ 6/2»

Лабораторный стенд БЖ 6/2 предназначен для выполнения студентами ла­бораторных работ по оценке эффективности действия защитного заземления и зануления.

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд ( далее - стенд ) представляет собой модель трёх фаз­ной электрической сети с источником питания, электропотребителями, средст­вами защиты и измерительными приборами. В качестве источника питания ис­пользуется трёхфазный трансформатор. Стенд включается трёхфазным автома­том защиты S2 - положение 1, при этом загораются индикаторы (желтого , зе­леного и красного цветов), расположенные на линиях фазных проводов А,В и С соответственно. Режим нейтрали сети изменяется переключателем S1, причем положение 1 соответствует режиму заземлённой нейтрали, а положение 0 - ре­жиму изолированной нейтрали. Нейтральная точка заземляется через сопротив­ление 4 Ом. С помощью переключателя S3 подключается нулевой рабочий про­водник N - проводник. Переключатель S4 предназначен для подключения ну­левого защитного проводника (РЕ - проводника). Положение 1 переключателей означает наличие пятипроводной сети, положение 0 - трёхпроводной сети.

Сопротивления фазных проводов сети и N - провода относительно земли смоделированы сосредоточенными сопротивлениями Ra, Rb, Rc, Rn.

В данном стенде моделируется только активная составляющая полного со­противления, причем используется случай симметричной проводимости прово­дов относительно земли. (то есть R_A= Rb = Rc⁼ Rn)

Значения указанных сопротивлений изменяются пятипозиционным пере­ключателем S18 в зависимости от вариантов задаваемых преподавателем.

Электропотребители на мнемосхеме показаны в виде их корпусов. Потре­бители « корпус 1 » и « корпус 2 » являются трёхфазными и подключены к сети через автоматические выключатели S5 и S10 соответственно. Положение 1 оз­начает включение автоматов, при этом напряжение подается на потребители. Электропотребитель «корпус 3» является однофазным, выполненным по классу 1 защиты от поражения электрическим током.

Лабораторный стенд позволяет моделировать два способа защиты: защит­ное заземление и зануление.

Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ - проводнику осуществляется переклю­чателями S8 и S14 соответственно.

Положение 1 переключателей означает, что корпуса занулены.

Сопротивление фазного провода от нейтральной точки до корпуса 2 не из­меняется и имеет значение Ro = 0,1 Ом, распределенное равномерно на двух участках провода (нейтральная точка - точка подключения корпуса 1 и точка подключения корпуса 1 - точка подключения корпуса 1 ).Сопротивление РЕ - проводника может изменяться с помощью трехпозиционного переключа­теля S6, причем сопротивление участков «нейтраль» - «корпус 1» и «корпус 1»

- «корпус 2», равны и принимают значения 0,1; 0,2; 0,5 Ом. Обрыв РЕ - проводника между точками подсоединения корпусов 1 и 2 имитируется с помощью переключателя S12, положение 0 которого соответствует обрыву проводника.

Повторное заземление Rn подключается к РЕ - проводнику с помощью пе­реключателя S17. Значение сопротивления Rn изменяется трехпозиционным переключателем S19 ( 4, 10, 100 Ом ). Переходное сопротивление R_пер между корпусом 2 и зануляющим проводником включается и изменяется клавишным и трехпозиционным переключателями S16 и может принимать значения 0; 0,1: 0,5 Ом.

Подключение корпусов 1и 2 к заземляющим устройствам с сопротивле­ниями R31 R32 осуществляется с помощью переключателей S9, и S15 соответст­венно. Сопротивление заземления R₃i корпуса 1 является постоянным и равно 4 Ом. Сопротивление заземления R₃2 корпуса 2устанавливается с помощью трехпозиционного переключателя S11 (4, 10, 100 Ом ).

Замыкание фазных проводов на корпус а 1 и 2 осуществляется кнопками S7 и S13 соответственно, причем на корпус 1 замыкается фазный провод А и на корпус 2 - фазный провод В.

Лабораторный стенд имеет три измерительных прибора: цифровой вольт­метр с диапазоном измерения от 0 до 2000 В, цифровой амперметр с диапазо­ном измерения от 0 до 2000 А, цифровой миллисекундомер с диапазоном изме­рения от Одо 999 мс.

Вольтметр включается в измерительные цепи через гнезда XI - XI5, уста­новленные в соответствующих точках схемы, с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками. Включение амперметра в сеть осуществляется с помощью переключателя, находящегося под его индикатором. При соответст­вующем подключении загорается индикатор, указывающий на место подклю­чения прибора. Положение « ОТКЛ » означает отсутствие амперметра в цепях стенда. В положении А1 измеряется ток короткого замыкания, в положении А2

- ток, стекающий с заземлителя корпуса 2, в положении A3 - ток замыкания на
землю через повторное заземление РЕ - проводника.

Миллисекундомер включается при нажатии кнопки S13, а отключается при срабатывании автоматического выключателя S10.Установка позволяет дли­тельно сохранить режим, соответствующий периоду замыкания фазного прово­да на корпуса 1 и 2. Для возврата схемы в исходное состояние после того, как измерены все необходимые параметры, следует нажать кнопку « СБРОС ».

2 Лабораторная работа « Оценка эффективности действия защитного заземления»

2.1 Цель работы

Оценить эффективность действия защитного заземления в электроустанов­ках питающихся от трехфазных трехпроводных сетей с изолированной нейтра­лью и трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжени­ем до 1кВ.

2.2 Содержание работы

2.2.1. Оценить эффективность действия защитного заземления в электро­установках, питающихся от трехфазных трехпроводных сетей с изолированной нейтралью напряжением до 1кВ.

2.2.2 Оценить эффективность действия защитного заземления в сети с изо­лированной нейтралью при двойном замыкании на заземленные корпуса элек­троустановок.

2.2.3 Оценить эффективность действия защитного заземления в электроус­тановках, питающихся от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной ней­тралью напряжением до 1кВ.

2.2.4 Определить зависимость изменения напряжения прикосновения при изменении расстояния до заземлителя.

2.3 Порядок выполнения работы

2.3.1 Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с изо­лированной нейтралью.

2.3.1.1 Изолировать нейтраль - перевести переключатель S1 в положение 1.

2.2.1.1 Отключить N и РЕ - проводники - перевести переключатель S3 и S4 в положение 0.

2.3.1.1 Установить значения активных сопротивлений изоляции переклю­чателем S18 в соответствии с заданием преподователя.

2.3.1.2 Убедиться в том, что переключатели S8, S14, S17, S9, S15, S12 на­ходятся в отключенном ( нулевом ) положении.

2.3.1.3 Включить стенд - положение S2 -1, при этом загораются индикато­ры наличия фазных напряжений.

2.3.1.4 Подключить корпус 2к сети - положение автомата S10 - 1 (корпус 1 отключен - положение S5 - 0 )

2.3.1.5 Нажатием кнопки S13 произвести замыкание фазного провода В на корпус 2.

2.3.1.6 Вольтметром с помощью гибких проводников измерить следующие напряжения:

- напряжение корпуса 2 относительно земли ( гнезда Х8 и Х2 );

- напряжения фазных проводов относительно земли ( гнезда XI5 и Х2, Х14 и Х2, Х13 и Х2).

Внимание! Измерять какие либо напряжения встроенным вольтметром вне стенда категорически запрещается.

Показания занести в табл. 2.1

2.3.1.9 Кнопкой « СБРОС » устранить замыкание фазного провода на
корпус 2.

2.3.1.10Выключить стенд - положение S2 - 0.

2.3.1.11Установить значение R₃2 в соответствии с заданием преподователя.

2.3.1.12 Заземлить корпус 2 - переключатель S15 b положение 1.

2.3.1.13 Включить стенд - положение S2 -1.

2.3.1.14 Произвести замыкание фазного провода В на корпус 2.

Вольтметром с помощью гибких проводников измерить следующие напряжения:

ПРИМЕЧАНИЕ 1. При измерении напряжений необходимо отключить ам­перметр ( переключатель амперметра - в положение « ОТКЛ ».

- напряжение корпуса 2 относительно земли ( гнезда Х8 и Х2 );

- напряжения фазных проводов относительно земли ( гнезда XI5 и Х2, XI4 иХ2, Х13иХ2);

- напряжения прикосновения при различных расстояниях до заземлителя ( гнезда Х8 и Х9, Х8 и Х6, Х8 и Х5 ).

Показания занести в табл. 2.2

и табл. 2.3

2.3.1.16 Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель амперметра в положение А2, при этом загорается индикатор, соответствующий данному подключению амперметра.

Примечание 2. При переходе с одного предела измерения амперметра на другой необходимо дождаться установившегося показания прибора.

Примечание 3. При измерениях с помощью цифровых приборов наблюда­ется дрейф последней цифры - в протокол следует заносить среднее значение показания.

2.3.1.17 Переключатель амперметра установить в положение « ОТКЛ ».

2.3.1.18 Отключить стенд - положение S2 - 0.

2.3.2 Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с изо­лированной нейтралью при двойном замыкании на заземленные корпуса.

2.3.2.1 Заземлить корпус 1 - переключатель S9 в положение 1.

2.3.2.2 Подключить корпус 1 к сети - положение автомата S5 -1.

2.3.2.3 Включить стенд - положение автомата S2 - 1.

2.3.2.4 Нажатием кнопок S7 и S13 произвести замыкания фазных проводов А и В на корпуса 1 и 2 соответственно.

2.3.2.5 Вольтметром с помощью гибких проводников измерить следующие напряжения:

- напряжение корпуса 1 относительно земли( гнезда Х4 Х2 );

- напряжение корпуса 2 относительно земли ( гнезда Х8 и Х2 );
при измерении напряжений учитывать Примечание 1.

2.3.2.6 Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель ам­перметра в положение А2.

2.3.2.7 Установить переключатель амперметра в положение « ОТКЛ ».

2.3.2.8 Отключить стенд – положение S2 - 0.

2.3.3 Оценка эффективности действия защитного заземления в сети с за­земленной нейтралью.

2.3.3.1 Отключить корпус 1 от сети переключатель S5 в положение - 0.

2.3.3.2 Заземлить нейтраль источника тока - переключатель S1 в положение 1.

2.3.3.3 Подключить N и РЕ - проводники к источнику питания- S3 и S4 в положение 1.

2.3.3.4 Включить стенд - положение S2 -1.

2.3.3.5 Кнопкой S13замкнуть фазный провод В на корпус 2.

2.3.3.6 Вольтметром с помощью гибких проводников измерить следующие напряжения:

- напряжение корпуса 2 относительно земли ( гнезда Х8 и Х2 );

- напряжение нейтральной точки относительно земли (гнезда XI и Х2 ).

2.3.3.7 Измерить ток замыкания на землю, установив переключатель ам­перметра в положение А2.

2.3.3.8 Выключить стенд - S2 в положение - 0.

2.3.3.9 Все переключатели установить в отключенное положение.

2.4 Содержание отчета

а) Обработать результаты измерений, представив их в виде таблиц.

б) Рассчитать силу тока на корпусе по закону Ома для всех исследуемых режимов и сделать вывод об их эффективности.

в) Построить график зависимости напряжения от расстояния в сети с изолированной нейтралью.

Отчет должен содержать краткие вы­воды по каждому из разделов измерений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение защитного заземления?

2. Назначение рабочего заземления?

3. Что такое напряжение шага, прикосновения?

4. Каково конструктивное выполнение заземляющего устройства?

5. Какие материалы применяются в качестве электродов, соединительной полосы?

6. Каковы способы соединения полосы с вертикальными электродами, с заземляемым оборудованием?

7. Как изменяется напряжение шага, прикосновения при удалении от заземлителя?

8. В какое время года рекомендуется проверять сопротивление заземляющего устройства? Когда учитывается коэффициент сезонности?

9. В чем заключается контроль сопротивления заземления?

10. Какие применяются методы контроля заземления?

11. В чем сущность и особенности метода амперметра-вольтметра?

12. Что такое зона растекания тока, ее размеры.

13. Принцип выравнивания потенциалов.

14. Характеристика контурного и выносного заземления.

15. На какое расстояние можно приближаться к заземлителю?

16. Как выходить из зоны растекания тока?

Лабораторная работа № 9

"ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ МЕТОДОМ АМПЕРМЕТРА-ВОЛЬТМЕТРА"

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ЦелИ работы

При обслуживании оборудования, имеющего электрический привод, рабочий персонал часто прикасается к нетоковедущим металлическим частям, нормально не находящимся под напряжением. В ряде случаев такое прикосновение является нормальной рабочей операцией (например, работа на станке, приводом которого служит электродвигатель). Повреждение изоляции у электрооборудования неизбежно влечет за собой переход напряжения на металлические части оборудования, и, в результате этого рабочий оказывается под воздействием электрического тока, что приводит к несчастным случаям.

Одной из мер защиты в таких случаях является применение защитного заземления.

Цели лабораторной работы:

получить практические навыки по выбору и расчету параметров защитного заземления, сроков и методов измерения сопротивления и определения пригодности защитного заземления электроустановок.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Под заземлением какой-либо части электроустановки понимается преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Под заземлителем понимается проводник (электрод из трубы, прутка, уголка, полосы и т. д.) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземленные части оборудования с заземлителем.

Заземлители бывают искусственными и естественными. Искусственным заземлителем называется заземлитель, специально выполненный (вбитый, ввернуты, закопанный на определенную глубину) для целей заземления. Естественным заземлением называются находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления, за исключением трубопроводов горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления.

Рис. 1. Конструкция защитного заземления:

а - общий вид; б - установка стержневого заземлителя в траншее;

1 - вертикальный заземлитель; 2 - соединительная полоса (горизонтальный заземлитель)

Сопротивление заземлителя в большой мере зависит от удельного сопротивления грунта r, измеряемого в Ом×м. Удельное сопротивление грунта зависит от характера почвы (влажность, температура, род грунта, степень уплотненности), а также от времени года. Наибольшую величину оно имеет в холодный период (северные районы) и теплый период (южные районы), когда почва наиболее сухая.

Сопротивление заземляющих устройств необходимо периодически контролировать, так как из-за коррозии заземлителей или механических повреждений оно может превысить допустимую величину. Контроль сопротивления осуществляется перед вводом заземляющих устройств в эксплуатацию после монтажа, через год после включения в эксплуатацию и в последующем при комплексном ремонте электроустановки, но не реже чем через 10 лет на электростанциях, подстанциях и линиях электропередач, через 3 года на подстанциях потребителей и ежегодно в цеховых электроустановках потребителей.

Сопротивление заземляющих устройств не должно превышать 4 Ом в электросетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и 10 Ом в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью. Так в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью сопротивления заземляющих устройств не должны превышать 2 Ом при линейном трехфазном напряжении 660 В, 4 Ом - при380 В и 8 Ом - при 220 В.