Заземление лабораторная работа

Заземление

Главная > Лабораторная работа >Безопасность жизнедеятельности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ГОУВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

По дисциплине «Охрана труда»

На тему: «заземление»

Старший преподаватель Кушников А.В.

Определить необходимое число прутков диаметром 15 мм и длинной 10 м для устройства заземления трансформаторной подстанции. Заземлитель горизонтальный – стальная полоса 50*4мм. Расстояние м/у прутками а = 4м. Уголки забиты в ряд. Глубина заложения горизонтального заземлителя t‘ = 0,7м, вертикального t = 0,5 м. Грунт – глина с удельным сопротивлением ρгр = 40 Ом·м. Кинематическая зона I. Нормируемое сопротивление заземляющего устройства Rзн = 4 Ом.

1.Согласно ПУЭ допустимое сопротивление ЗУ с учётом удельного сопротивления грунта (ρгр):

2. Сопротивление растеканию вертикального заземлителя:

Ом.

ρрасч.в = ρгр · kс = 40*1,2 = 48 (kс по Табл.1 климатических зон – I зона).

3. Количество вертикальных заземлителей:

где ηв – коэффициент использования вертикальных заземлителей с учётом интерполяции по Табл.2 = 0,84. Считают, что число электродов при этом: nв = Rв / Rн 5,9/4 = 4,4(должно быть 1.5), к установке принимают округлённо nв = 5 прутков.

4. Длина горизонтального заземлителя:

5. Сопротивление растеканию горизонтального заземлителя:

Ом,

ρрасч..г. = ρгр · kс‘ = 40*6 = 240 (kс по Табл.1 климатических зон – I зона).

6. Действительное сопротивление растеканию горизонтального заземлителя с учётом коэффициента использования:

7. Сопротивление растеканию заземлителей с учётом сопротивления горизонтального заземлителя:

8. Уточнённое количество вертикальных заземлителей:

к установке применяется 4 вертикальных заземлителей (прутков).

Признаки климатических зон и значения коэффициентов сезонности kс и kс‘ Табл.1

Данные характеризующие климатические зоны и тип заземляющих электродов

Лабораторная работа №3 оценка эффективности защитного заземления Цель работы

Оценка эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью и в трехфазной четырех­проводной сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

Содержание работы

1. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В (система IT).

2. Оценить эффективность защитного заземления в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при двойном замыкании на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземляющие устройства.

3. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В (система TT).

Описание электрических сетей и систем заземления приведены в Приложении I к лабораторному практикуму.

Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с заземляющим устройством открытых проводящих частей электроустановок (например, корпусов электрооборудования), которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние со­седних токоведущих частей, вынос потенциала и т.п.) в целях электробезопасности.

Замыкание на корпус  случайный электрический контакт между токоведущими частями и открытыми проводящими частями электроустановки, происходящий в результате повреждения изоляции.

Назначение защитного заземления  устранение опасности пора­жения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и дру­гим открытым проводящим частям электроустановки, оказав­шимся под напряжением.

Область применения защитного заземления  трехфазные трехпро­водные сети до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Принцип действия защитного заземления  снижение напряжения между корпусом электроустановки, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Защитное заземление выполняется путем подсоединения корпуса электроустановки к заземляющему устройству, состоящему из искусственного или естественного заземлителей, выполненных из металла или других токопроводящих материалов и имеющим электрический контакт с грун­том.

Поясним это на примере сети до 1000 В с изолированной нейтра­лью. Если корпус электроустановки не заземлен и он оказался в контакте с фазным проводником, то прикосновение человека к такому корпусу равносильно прикосновению к фазному проводнику (рис.1). В этом случае ток, проходящий через человека, будет определяться по формуле (в комплексной форме):

, (1)

где Uф  фазное напряжение сети, В; Rh,  сопротивление тела человека, Ом; z  комплекс полного сопротивления проводника относительно земли, Ом;

(2)

Здесь r и С  сопротивление изоляции и емкость проводников относи­тельно земли соответственно;  угловая частота, с  1 .

Рис.1. Прикосновение человека к изолированному от земли корпусу при замыкании на него фазного проводника

При малых значениях С уравнение (1) принимает вид:

, (3)

где Ih ток в действительной форме, проходящий через человека, А.

Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к корпусу (напряжение прикосновения), определяется формулой

Если же корпус электроустановки заземлен, то при замыкании на него фазного проводника (рис.2) через заземление пойдет ток Iз, значение которого зависит от r и сопротивления заземления кор­пуса rз и определяется выражением, подобным (3):

(4)

Рис.2. Принципиальная схема защитного заземления

в сети с изолированной нейтралью (система IT)

Напряжение корпуса относительно земли в этом случае будет равно

а напряжение прикосновения

где 1 коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой и расстояние до заземлителя; 2  коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий паде­ние напряжения на сопротивлении основания, на котором стоит чело­век.

Ток через человека, касающегося корпуса при самых неблагоприятных условиях (1 = 2 = 1), будет

(6)

Сопротивление заземляющего устройства выбирается таким, что­бы напряжение прикосновения не превышало допустимых значений. Для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью наибольшие допустимые значения rз составляют 10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих дан­ную сеть не более 100 кВА; а в остальных случаях rз не должно превышать 4 Ом.

При двойном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, то есть замыкании двух фаз на два корпуса, имеющие раздельные заземлители (рис.3), эти и другие корпуса, присоединенные к указанным заземлителям, окажутся под напряжением относительно земли, равным: в установке 1  Uз1= Iзrз1, в установке 2 Uз2 = Iзrз2.

Рис.3. Двухфазное замыкание на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземлители

Сопротивление изоляции и емкости фазных проводников относитель­но земли в данном случае практически не влияют на значение тока замыкания на землю, цепь которого устанавливается через сопротив­ления заземлений rз1 и rз2. При этом Uз1 + Uз2 = Uл (Uл ли­нейное напряжение сети). При равенстве rз1 и rз2, Uз1=Uз2= 0,5Uл. Наличие таких напряжений на заземленных элементах установок явля­ется опасным для человека, тем более, что замыкание в сетях до 1000 В может существовать длительно.

Если же заземлители, или корпуса электроустановок 1 и 2 соединить провод­ником достаточного сечения или эти заземлители выполнить как од­но целое, то двойное замыкание на заземленные корпуса превратится в ко­роткое замыкание между фазными проводниками, что вызовет быстрое от­ключение установок максимально токовой защитой (предохранители, автоматические выключатели), т.е. обеспечит кратковременность опасного режима.

В сети с глухозаземленной нейтралью (рис.4) при замыкании фазно­го проводника на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток

,

где r  сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Рис.4. Защитное заземление в сети с глухозаземленной нейтралью

Лабораторная работа № 1. Оценка эффективности действия защитного заземления

Лабораторная работа № 1. Оценка эффективности действия защитного заземления ……….…………………………………………………………………..4

1.2. Краткая теоретическая часть…………………………. ……. 4

1.3. Описание лабораторного стенда …………………………..……………. 11

Лабораторная работа № 2. Оценка эффективности действия защитного зануления……………………………………………………………………………18

2.2. Краткая теоретическая часть ……………………………………………. 18

2.4. Порядок выполнения работы………………………….…………………..24

Литература…………………………………………………………………………..28

Лабораторная работа № 1

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Целью работы является оценка эффективности действия защитного заземления в электроустановках, питающихся от трехфазных трехпроводных сетей с изолированной нейтралью и трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ.

1.2. КРАТКАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.2.1. Виды заземления

Заземление — это преднамеренное соединение нетоковедущих элементов оборудования, которые в результате пробоя изоляции могут оказаться под напряжением, с землёй.

Заземление состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемое устройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы. Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т. д.

Смотрите так же:  Узо 1п 40а

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т. п.

Назначение защитного заземления устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Защитное заземление следует отличать от других видов заземления, например, рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи, например, нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (т. е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т. п.

Заземление молниезащиты — преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

В случае, когда корпус электроустановки не заземлен, прикосновение к корпусу электроустановки так же опасно, как и прикосновение к фазному проводу сети.

В случае, когда корпус электроустановки заземлен (рис.1), напряжение корпуса электроустановки относительно земли уменьшится и станет равным:

(1)

Напряжение прикосновения и ток через тело человека в этом случае будут определяться по формулам:

(2)

(3)

где a1- коэффициент напряжения прикосновения.

Уменьшая значение сопротивления заземлителя к растеканию тока RЗ, можно уменьшить напряжение корпуса электроустановки относительно земли, в результате чего уменьшаются напряжение прикосновения и ток через тело человека.

Заземление будет эффективным лишь в том случае, если ток замыкания на землю IЗ практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя. Такое условие выполняется в сетях с изолированной нейтралью (типа IT) напряжением до 1 кВ, так как в них ток замыкания на землю в основном определяется сопротивлением изоляции проводов относительно земли, которое значительно больше сопротивления заземлителя (рис.1).

Рис.1. Схема сети с изолированной нейтралью (типа IT) и защитным заземлением электроустановки

В сетях переменного тока с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ защитное заземление в качестве основной защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении не применяется, т. к. оно не эффективно (рис.2).

Рис.2. Схема сети с заземленной нейтралью и защитным заземлением потребителя электроэнергии

Область применения защитного заземления:

    электроустановки напряжением до 1 кВ в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока с изолированной нейтралью (система IT); электроустановки напряжением до 1 кВ в однофазных двухпроводных сетях переменного тока, изолированных от земли; электроустановки напряжением до 1 кВ в двухпроводных сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока (система IT); электроустановки в сетях напряжением выше 1 кВ переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источников тока.

1.2.2. Типы заземляющих устройств

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Выносное заземляющее устройство (рис. 3) характеризуется тем, что заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Поэтому выносное заземляющее устройство называют также сосредоточенным.

Рис.3. Выносное заземляющее устройство

Существенный недостаток выносного заземляющего устройства – отдаленность заземлителя от защищаемого оборудования, вследствие чего на всей или на части защищаемой территории коэффициент прикосновения a1=1. Поэтому заземляющие устройства этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в частности, в установках до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает значения допустимого напряжения прикосновения Uпр. доп (с учетом коэффициента напряжения прикосновения, учитывающего падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек, α2):

(4)

где Iз – ток, стекающий в землю через заземляющее устройство;

rз – сопротивление растеканию тока заземляющего устройства.

Кроме того, при большом расстоянии до заземлителя может значительно возрасти сопротивление заземляющего устройства в целом за счет сопротивления заземляющего проводника.

Достоинством выносного заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов заземлителя с наименьшим сопротивлением грунта (сырой, глинистый, в низинах и т. п.).

Необходимость в устройстве выносного заземления может возникнуть в следующих случаях:

    при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории; при высоком сопротивлении земли на данной территории (например, песчаный или скалистый грунт) и наличии вне этой территории мест со значительно лучшей проводимостью земли; при рассредоточенном расположении заземляемого оборудования (например, в горных выработках) и т. п.

Контурное заземляющее устройство (рис. 4) характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки. Часто электроды распределяются на площадке по возможности равномерно, и поэтому контурное заземляющее устройство называется также распределенным.

Безопасность при распределенном заземляющем устройстве может быть обеспечена не только уменьшением потенциала заземлителя, но и выравниванием потенциалов на защищаемой территории до таких значений, чтобы максимальные напряжения прикосновения и шага не превышали допустимых. Это достигается за счет соответствующего размещения одиночных заземлителей на защищаемой территории.

Рис. 4. Контурное заземляющее устройство

1.2.3. Выполнение заземляющих устройств

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – сторонние проводящие части, находящиеся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемые для целей заземления.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов); обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т. п.; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; металлические шпунты гидротехнических сооружений и т. п.

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления – число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышают допустимых значений.

Для расчета заземления необходимы следующие сведения:

1) характеристика электроустановки — тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, способы заземления нейтралей трансформаторов и генераторов и т. п.;

2) план электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования;

3) формы и размеры электродов, из которых предусмотрено соорудить проектируемый групповой заземлитель, а также предполагаемая глубина погружения их в землю;

4) данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где должен быть сооружен заземлитель, и сведения о погодных (климатических) условиях, при которых производились эти измерения, а также характеристика климатической зоны. Если земля принимается двухслойной, то необходимо иметь данные измерений удельного сопротивления обоих слоев земли и толщины верхнего слоя;

5) данные о естественных заземлителях: какие сооружения могут быть использованы для этой цели и сопротивления их растеканию тока, полученные непосредственным измерением. Если по каким-либо причинам измерить сопротивление естественного заземлителя невозможно, то должны быть представлены сведения, позволяющие определить это сопротивление расчетным путем;

6) расчетный ток замыкания на землю. Если ток неизвестен, то его вычисляют обычными способами;

7) расчетные значения допустимых напряжений прикосновения (и шага) и время действия защиты, в случае если расчет производится по напряжениям прикосновения (и шага).

Расчет заземления производится обычно для случаев размещения заземлителя в однородной земле. В последние годы разработаны и начали применяться инженерные способы расчета заземлителей в многослойном грунте.

При расчете заземлителей в однородной земле учитывается сопротивление верхнего слоя земли (слоя сезонных изменений), обусловленное промерзанием или высыханием грунта. Расчет производят способом, основанным на применении коэффициентов использования проводимости заземлителя и называемым поэтому способом коэффициентов использования. Его выполняют как при простых, так и при сложных конструкциях групповых заземлителей.

Смотрите так же:  Распайка vga провода

При расчете заземлителей в многослойной земле обычно принимают двухслойную модель земли с удельными сопротивлениями верхнего и нижнего слоев r1, и r2 соответственно и толщиной (мощностью) верхнего слоя h1. Расчет производится способом, основанным на учете потенциалов, наведенных на электроды, входящие в состав группового заземлителя, и называемым поэтому способом наведенных потенциалов. Расчет заземлителей в многослойной земле более трудоемкий. Вместе с тем он дает более точные результаты. Его целесообразно применять при сложных конструкциях групповых заземлителей, которые обычно имеют место в электроустановках с эффективно заземленной нейтралью, т. е. в установках напряжением 110 кВ и выше.

При расчете заземляющего устройства любым способом необходимо определить для него требуемое сопротивление.

Определение требуемого сопротивления заземляющего устройства производят в соответствии с ПУЭ.

Для установок напряжением до 1 кВ сопротивление заземляющего устройства, используемого для защитного заземления открытых проводящих частей в системе типа IT, должно соответствовать условию:

(5)

где Rз — сопротивление заземляющего устройства, Ом;

Uпр. доп – напряжение прикосновения, значение которого принимается равным 50 в;

Iз – полный ток замыкания на землю, А.

Как правило, не требуется принимать значение сопротивления заземляющего устройства менее 4 Ом. Допускается сопротивление заземляющего устройства до 10 Ом, если соблюдено приведенное выше условие, а мощность трансформаторов и генераторов, питающих сеть, не превышает 100 кВА, в том числе суммарная мощность трансформаторов и (или) генераторов, работающих параллельно.

Для установок напряжением выше 1 кВ сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать:

    0,5 Ом при эффективно заземленной нейтрали (т. е. при больших токах замыкания на землю); 250/Iз , но не более 10 Ом при изолированной нейтрали (т. е. при малых токах замыкания на землю) и условии, что заземлитель используется только для электроустановок напряжением выше 1000 В.

В этих выражениях Iз — расчетный ток замыкания на землю.

В процессе эксплуатации может произойти повышение сопротивления растеканию тока заземлителя сверх расчетного значения, поэтому необходимо периодически контролировать значение сопротивления заземлителя.

1.3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд представляет собой модель электрической сети с источником питания, электропотребителями, средствами защиты и измерительными приборами. В качестве источника питания используется трехфазный трансформатор. Стенд включается трехфазным автоматом S2 – положение I. При этом загораются индикаторы желтого, зеленого и красного цветов, расположенные рядом с фазными проводами А, В,С. Режим нейтрали сети измеряется переключателем S1, где правое положение соответствует режиму заземленной нейтрали, а левое положение режиму изолированной нейтрали. Нейтральная точка заземляется через сопротивление R0 = 4 Ом. С помощью переключателя S3 подключается нулевой рабочий проводник (N-проводник). Переключатель S4 предназначен для подключения нулевого защитного проводника (PE-проводника). Верхнее значение переключателей означает наличие пятипроводной сети, нижнее положение – трехпроводной сети.

Сопротивление 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 RA=RB=RC=RN. Значения указанных сопротивлений сменяются пятипозиционным переключателем S18 в зависимости от варианта.

Электропотребители на мнемосхеме показаны в виде их корпусов. Потребители «корпус 1» и «корпус 2» являются трехфазными и подключены к сети через автоматические подключатели S5 и S10 соответственно. Положение I 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 PE проводнику осуществляется переключателями S8 и S14 соответственно. Правое положение переключателей означает, что корпуса занулены. Сопротивление фазного провода от нейтральной точки до 2 корпуса не изменяется и имеет RФ = 0,1 Ом, распределенное равномерно на двух участках провода. Сопротивление PE-проводника может изменяться с помощью трехпозиционного переключателя S6, причем сопротивления 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 , нижнее положение которого соответствует обрыву проводника. Повторное заземление Rn подключается к РЕ-проводнику с помощью переключателя S17. Значение сопротивления Rn изменяется трехпозиционным переключателем S19. Переходное сопротивление Rпер между корпусом 2 и зануляющим проводником изменяется трехпозиционным переключателем S16 и может принимать значения 0; 0,1; 0,5 Ом.

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

Замыкания фазных проводов на корпуса 1 и 2 осуществляются кнопками S7 и S13, 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 и цифровой миллисекундомер с диапазоном измерения от 0 до 999 мс.

Вольтметр включается через гнезда Х1 – Х15, установленные в соответствующих точках схемы, с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками. Включение амперметра в цепь осуществляется с помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем подключении загорается лампочка, указывающая 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 А3 – 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».

1.4. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

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

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

Г). Определить зависимость изменения напряжения прикосновения при изменении расстояния до заземлителя.

1.5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

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

1.5.1.1. Изолировать нейтраль – перевести переключатель S1 в левое положение.

1.5.1.2. Отключить N и PE-проводники – перевести переключатели S3 и S4 в нижнее положение.

1.5.1.3. Установить значения активных сопротивлений изоляции переключателем S18 в соответствии с вариантом:

Лабораторная работа №23 Исследование системы автоматического отключения питания с защитным занулением

Министерство образования и науки РФ

Кафедра безопасности труда
Лабораторная работа № 23
Исследование системы автоматического отключения питания с защитным занулением

Факультет:

Группа:

Преподаватель:

Студенты:

Новосибирск 200_ г

Изучить принцип действия зануления и влияние его основных элементов на эффективность защиты от поражения электрическим током.
Описание лабораторной установки
Принципиальная схема исследуемой сети представлена на лицевой панели стенда и на рис. 1 (первичная обмотка питающего трансформатора не показана).

На схеме показана трехфазная четырехпроводная линия с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В, с электропотребителями Э1-Э5

Тумблер Sc обеспечивает подачу напряжения 380/220 В на линию через устройство токовой защиты на подстанции АЭn — Электроприемник на подстанции Э1 подключен через устройство токовой защиты АЭ1. Подключение электроприемников Э2-Э5 к линии осуществляется устройствами токовой защиты АЭ2-АЭ5. Для индикации подключения используются светодиоды.

Рис.1 Схема лабораторного стенда.

Назначение переключателей рабочей панели

Sc — включение питания стенда с подачей напряжения на модель сети;

Sui — обеспечивает выбор измеряемого параметра: величины аварийного тока Iа через обмотку устройства токовой защиты (УТЗ) или величины напряжения на корпусе;

S_ — обеспечивает выбор стадии развития аварии: положение «-» соответствует интервалу времени от возникновения замыкания до

срабатывания УТЗ; положение «+» соответствует интервалу времени после срабатывания УТЗ;

Sмп — обеспечивает выбор места измерения тока и напряжения;

Sмв — обеспечивает подключение миллисекундомера к устройствам токо­вой защиты;

S — производит установку установка нуля миллисекундомера;

Смотрите так же:  Как развести провода в доме

Sr — меняет величины сопротивления заземления нейтрали;

SАЭ2-SАЭ5— имитируют замыкания на корпуса электроприемников Э25;

Sн — имитирует обрыв нулевого защитного проводника;

Srk — изменяет значения сопротивления заземления корпуса электроприемника Э5;

Srп — изменяет величину сопротивления повторного заземления нулевого защитного проводника;

Sзм — имитирует замыкание на землю фазы В;

Порядок выполнения работы:
1. Исследование влияния качества устройства токовой защиты на опасность поражения электрическим током в аварийных режимах электроустановок.
Время срабатывания устройства токовой защиты при аварии на Э2________мс.

Время срабатывания устройства токовой защиты при аварии на Э3________мс.

Время срабатывания устройства токовой защиты при аварии на Э4________мс.

Значения напряжений на корпусах электроприемников и аварийных токов через обмотки устройств токовой защиты занести в таблицу 1.

Лабораторная работа № исследование эффективности защитного заземления оборудования

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТНОГО

Цель работы: ознакомится с принципом работы защитного заземления, и оценить влияние сопротивления току растекание на эффективность защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000 В.

1.1. Основные теоретические сведения

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с заземлителем нетоковедущих металлических частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за нарушения изоляции и перехода напряжения с токоведущих частей.

Область применения защитного заземления: электрические сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали (рис 1).

Рис.1. Схема защитного заземления: а — в электроустановках напряжением до 1000В и выше при изолированной нейтрали питающей сети; б — в электроустановках выше 1000 В при эффективно заземленной нейтрали питающей сети.

Принцип действия защитного заземления в сетях с изолированной нейтралью состоит в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов, т.е. повышением потенциала основания до потенциала заземленного оборудования. В электроустановках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью замыкание на корпус благодаря наличию защитного заземления является коротким. При этом срабатывает максимальная токовая защита и поврежденный участок электроустановки (согласно ПУЭ) отключается.

В соответствии с ПУЭ заземлению подлежат корпуса электрооборудования при напряжении переменного тока 380В и выше и постоянного тока 440В и выше во всех электроустановках; при номинальных напряжениях переменного тока выше 42В и постоянного тока выше 110В — только в электроустановках в помещенных с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках; при любом напряжении переменного и постоянного тока — во взрывоопасных установках.

Рассмотрим случай прикосновения человека к заземленному корпусу поврежденного электрооборудования, которое получает питание от сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (Рис.1(а)). Так как сети напряжением 1000В обычно короткие, можно пренебречь емкостью фазных проводов по отношению к земле (Са = Св = Сс = 0) и принять сопротивления утечки равными ra = rb = rc = r. Ток протекающий через человека

gif» name=»object2″ align=absmiddle width=154 height=65>

Вывод: при прикосновении к заземленному корпусу опасность меньше: ток, который протекает через человека, меньше благодаря наличию в знаменателе третьего слагаемого.

Сопоставляя слагаемые в знаменателе, делаем вывод о том, что Rч + r/3

Построить графики зависимостей и для случаев прикосновения к незаземленному корпусу и заземленному с сопротивлением выше нормы и с сопротивлением заземления, соответствующим норме. Зависимость для всех трех случаев построить на одном графике, а — на другом.

Сделать выводы по работе.

Лабораторная работа №4.3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАНУЛЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

Цель работы: ознакомиться с принципом действия зануления и оценить его эффективность.

Основные теоретические сведения.

Заземление корпусов электрооборудования, питающегося от сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью источника неэффективно так как при замыкании фазы на корпус напряжение на нем относительно земли достигает значения большего или равного половине фазного, а ток замыкания на землю недостаточен для срабатывания токовой защиты. Поэтому в таких сетях применяется зануление корпусов электрооборудования.

Зануление — это преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленными нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока (рис. 2), выводом источника однофазного тока или средней точкой источника в сетях постоянного тока.

Рис 2. Схема зануления электрооборудования.

Принцип действия зануления состоит в превращении пробоя фазы на корпус в однофазное короткое замыкание с целью получения большого тока, способного обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты и автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Сила этого тока определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания (петли фаза — нуль)

где Rф + RО — сумма активных сопротивлений соответственно фазного и нулевого проводов; Lф + LО — сумма индуктивностей этих проводов; zт/3- расчетное сопротивление трансформатора.

В схеме без повторного заземления нулевого провода потенциал относительно земли корпуса поврежденного оборудования, если пренебречь сопротивлением трансформатора и индуктивным сопротивлением петли фаза — нуль,

а при наличии повторного заземления нулевого провода

где ro ,rп— сопротивления соответственно рабочего заземления и повторного нулевого провода.

В случае нулевого провода между источником питания и поврежденным электрооборудованием потенциал корпуса относительно земли при отсутствии повторного заземления и нулевого провода будет равен фазному напряжению к = Uф, а при наличии повторного заземления —

Т.о., повторное заземление нулевого провода в период замыкания фазы на корпус снижает напряжение прикосновения к зануленному электрооборудованию как при исправной схеме, так и в случае обрыва нулевого провода.

Ток, протекающий через человека, прикасающегося к корпусу,

К схеме зануления ПУЗ предъявляют следующие требования.

  1. Ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой характеристикой. При защите сети автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель, кратность тока принимается 1,1; при отсутствии заводских данных коэффициент принимается 1,4 для автоматов с номинальным током до 100А, для прочих — 1,25.
  2. Полная проводимость нулевого провода во всех случаях должна быть не менее 650% проводимости фазного провода.
  3. Чтобы обеспечить непрерывность цепи зануления, запрещается установка в нулевой провод предохранителя и выключателей. Исключение допускается только в том случае, если выключатель вместе с нулевым проводом размыкает т все фазные провода.

4. Сопротивление замыкающего устройства, к которому присоединяется нейтрали источников питания (рабочее заземление ), не превышать значений, которые приводятся в таблицах и справочниках. Эти сопротивления должны обеспечиваться с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений нулевого провода воздушных линий электропередачи напряжением до 1000В при числе отходящих линий не менее двух. Однако при этом должны предусматриваться искусственные заземлители с сопротивлениями.

Примечание. При удельном сопротивлении земли более 100 Ом*м допускается увеличивать указанное сопротивление в 0,01 раз, но не более чем десятикратно.

5. Повторные заземления нулевого провода должны выполняться на концах воздушных линий или ответвлений длиной более 200м, а также на вводах высоковольтной линии к подлежащим занулению электроустановкам.

6. Общее сопротивление заземляющих устройств всех повторных заземлений нулевого провода и каждого повторного заземления не должно превышать значений, приведенных с таблицах и справочниках.

Похожие статьи:

  • Заземление в электротехнике это Что такое сопротивление заземления Заземляющее устройство обладает сопротивлением. Сопротивление заземления состоит из сопротивления, которое оказывает земля проходящему току (сопротивление растеканию), сопротивления заземляющих проводов […]
  • Схема подключения таймера электронного тэ 15 Таймер электронный ТЭ-15 Недельный 1-канальный таймер ТЭ15 предназначен для отсчета интервалов времени, автоматического включения/отключения электротехнического оборудования через заданный промежуток времени в течение недели и управления […]
  • Провода fusion f-ak 4-8 fusion F-AK 4-8 Набор проводов для подключения 4-х канального усилителя Силовой кабель красный 8Ga/ 5м. Силовой кабель черный 8Ga/ 1м. RCA кабель зеленый 5м. Акустический кабель 1,3 мм/ 15м. Управляющий кабель зеленый 0,75 мм/ 5м. AGU […]
  • Провода автомобильные для монтажа Провода монтажные автомобильные Подписка на рассылку Применение специализированных проводов в машиностроении позволяет обеспечить высокий уровень безопасности и надежности механизмов. ПГВА – провод, который может использоваться для […]
  • Преобразователь 220 в 9 вольт Радиолюбитель Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Автор: Beshenyi Город: Житомир, Украина Простой преобразователь напряжения 1,5 – 9 вольт Схема радиолюбительской конструкции очень простого преобразователя постоянного […]
  • Термостойкие провода прка Термостойкий провод ПРКА Термостойкий монтажный провод ПРКА — провод с медной многопроволочной жилой, с изоляцией из кремний органической резины повышенной твердости. Провод ПРКА применяется в осветительных и тепловых приборах повышенной […]