Измерение сопротивления заземлителя прибором МС-08

 

Упрощенная схема измерителя сопротивления заземления типа МС-08 показана на рис. 6.6. В нем применен логометр магнитоэлектрической системы, одна рамка которого включена в цепь тока Ix последовательно с источником питания – генератором постоянного тока (Г), испытуемым заземлителем (R) и вспомогательным токовым электродом (Rв), а другая (потенциальная) вместе с последовательно соединенным добавочным резистором (2 доб) подключается к испытуемому заземлителю (R) и электроду – зонду (Rz). Показание логометра пропорционально отношению токов в его рамках или отношению , т.е. определяемому сопротивлению заземлителя R.

 

Рисунок 6.6. Принципиальная схема прибора типа МС-08 для измерения сопротивления заземлений

Г – генератор постоянного тока с ручным приводом; Л – рамки логометра; Rдоб – добавочный резистор; I1, I2 – токовые зажимы; Е1, Е2 – зажимы напряжения; R – заземлитель, сопротивление которого измеряется; Rz – вспомогательный электрод – зонд; Rв – вспомогательный токовый электрод.

 

 

Измерение сопротивления заземлителя прибором М-416

 

Принцип действия прибора основан на компенсационном методе измерения с применением вспомогательных электродов токового и потенциального (зонда).

Измерение сопротивления заземляющего устройства проводится по схемам рис. 6.7 и рис. 6.8 в зависимости от величин измеряемого сопротивления и точности измерения.

 

Рис. 6.7. Подключение прибора по трехзажимной схеме

 

Экспериментальная часть

 

Экспериментальная часть включает: подготовку эксперимента (собрать нужные схемы), проведение эксперимента (проделать необходимые замеры и записать данные), проведение необходимых расчётов, заключение (сравнить полученные результаты с нормами).

 

Порядок выполнения работ

 

– модель измерения заземления

Работа осуществляется в следующей последовательности:

1. Соедините гнезда защитного заземления "???" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1 зелеными проводами.

2. Соедините модель измерения заземления с трехфазном

3. Переключателем установите у модели измерения заземления желаемое удельное сопротивление грунта ρ.

4. Включите трехфазный источник питания и питание блока мультиметров.

5. С помощью амперметра и вольтметра блока мультиметров измерьте ток стекающий в землю через заземлитель и напряжение между ним и потенциальным электродом на различном удалении от заземлителя. Полученные данные занесите в табл 6.4.

6. По завершении эксперимента отключите трехфазный источник питания и питание блока мультиметров.

7. Определить коэффициент использования заземляющего устройства по формуле

.

8. Рассчитать заземляющее устройство для электроустановки, пользуясь заданными преподавателем параметрами (табл. 6.2.)

напряжение электроустановки, В;

длина вертикального заземлителя (трубы), м;

диаметр трубы, м;

удельное сопротивление грунта, Ом·м;

глубина заложения заземлителя, м;

расстояние между заземлителями, м;

ширина полосы, м.

Схема лабораторного стенда

 

Таблица 6.4.

 

Измеренные значения сопротивления заземлителей

 

Удельное сопротивление грунта	х, м	U, В	I, А

 

9. Сделать вывод о пригодности измеренного заземляющего устройства к заданной электроустановке.

Таблица 6.5.

 

Варианты исходных данных для расчета заземляющего

устройства электроустановки

 

Вариант	Параметры электроустановки	Параметры заземлителя
Выше 1000В	От 110 до 750 кВ	До 1000В	Ток замыкания на землю	Длина вертикальной, м	Диаметр вертикального, м	Глубина заложения, м	Расстояние между вертикальными, м	Удельное сопротивление, Ом·м2
С изолированной нейтралью	С заземленной нейтралью	С изолированной нейтралью
	5 кВ	-	-		3,5		0,5
	10 кВ	-	-				0,8
	35 кВ	-	-		2,5		1,0
	-	110 кВ	-				0,5
	-	220 кВ	-				0,8
	-	500 кВ	-				1,0
	-	-	360 кВ		2,5		0,5
	-	-	660 кВ				0,5
	-	-	660 кВ		3,5		0,5	3,5
	-	-	220 кВ		2,5		0,5	2,5

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Как выполняется защитное заземление электроустановки?

2. Конструкция заземляющих устройств?

3. Назначение защитного заземления?

4. Какой параметр заземляющего устройства характеризует его защитные свойства?

5. Какими документами нормируется сопротивление заземляющих устройств электроустановок?

6. С какой целью и как часто ПТЭ и ПТБ электроустановок предусматривают измерение сопротивления заземляемых устройств?

7. Методы измерения сопротивления заземляющих устройств?

8. Назначения вспомогательных электродов, их размещение и конструкция?

9. Какое явление в сложных заземлителях при расчете их сопротивления учитывается коэффициентом использования заземлителей?

Лабораторная работа № 7

Натурное моделирование защитного заземления самозаземления

Электрооборудования

 

Цель работы: Ознакомление с мерами по защите людей от поражения электрическим током при эксплуатации электрооборудования в сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и выбор защитных отключающих устройств.

 

Теоретическая часть

 

Системы электроснабжения, до 1000 В бывают с изолированной (от земли) и с глухозаземленной нейтралью. В системах с глухозаземленной нейтралью средняя (нулевая) точка вторичной обмотки трансформатора соединяется с заземляющим контуром на подстанции, а от заземленной нулевой точки трансформатора выводится четвертый нулевой (нейтральный) провод с повторными заземлителями RП.

При пробое изоляции электрооборудования, например, в электродвигателе, под потенциалом фазы окажутся все металлические части электрооборудования. В этом случае при прикосновении человека к частям электрооборудования, находящимся под напряжением, возникает опасность поражения его электрическим током. Если ноги человека имеют электрический контакт с землёй, то через тело человека протекает ток, равный

 

, (1)

 

где U_ПР – напряжение прикосновения, В

R_h – сопротивление тела человека, Ом.

С целью снижения тяжести поражения применяются специальные технический меры в зависимости от того, изолирована или заземлена нейтраль электрической сети 3-х фазного тока.

В 3-х фазных системах с изолированной нейтралью основным защитным мероприятием является защитное заземление электрооборудования, осуществляемое путем соединения оборудования с заземляющим устройством, имеющим сопротивление растеканию тока r_З (рис. 7.1).

 

Рис. 7.1. Схема защитного заземления в системе с изолированной нейтралью

 

Защитные действия заземления заключаются в снижении до безопасного значения напряжения прикосновения, возникшего при пробое изоляции электрооборудования, к которому может прикоснуться, человек.

Величина тока через человека при прикосновении к, заземленному оборудованию определяется из выражения

 

, (2)

 

где I_З – ток замыкания на землю, А;

r_З – сопротивления защитного заземления, Ом;

х – расстояние от заземлителя до человека, касающегося оборудования, м;

х_З – радиус заземляющего устройства, м.

 

Выражение (2) показывает, что чем меньше величины I_З, r_З и х, тем меньше ток через тело человека.

Ток замыкания на землю I_З в сетях с изолированной нейтралью, в случае, когда емкостной проводимостью можно пренебречь, а активное сопротивление изоляции фаз, одинаково (R₂ = R₃ = R) можно ориентировочно определить из следующего выражения

 

, (3)

 

где UФ – фазное напряжение сети, В;

R – активное сопротивлений изоляции одной из исправленных фаз, Ом.

Так как величина сопротивления изоляции фаз относительно земли большая, то ток I_З очень мал, в сетях до 1000 В он не превышает 1 А, поэтому соответствующим подбором величины сопротивления заземляющего устройства r_З можно снизить ток через тело человека до безопасной величины и обеспечить безопасность людей при прикосновении к оборудованию с неисправной изоляцией одной из фаз. Величина сопротивления заземления нормируется «Правилами устройств электроустановок», (ПУЭ) и для сети с линейным напряжением 380 В (220 В фазного) должна составлять не более 4 Ом.

В сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В (рис. 7.2) ток замыкания на землю зависит в основном от сопротивления заземляющих устройств. Величину тока можно ориентировочно определить по формуле

 

(4)

 

где r₀ – сопротивление заземляющего устройства подстанции, Ом;

r_ПР – сопротивление фазного провода, Ом.

 

 

Рис. 7.2. Схема защитных заземлений в сети с заземленной нейтралью

 

В сети с заземлённой нейтралью с фазным напряжением 220 В ток замыкания на землю достигает величины нескольких десятков ампер (20 – 40 А); соответствующим подбором величины сопротивления заземляющего устройства r_З, снизить ток через человека до безопасной величины не удаётся, так как с уменьшением r₀ и r_З возрастает ток в цепи замыкания, а напряжение прикосновения остается практически неизменным. Поэтому защитное заземление в сетях до 1000 В с заземлённой нейтралью не эффективно.

Для обеспечения защиты людей в сетях с заземленной нейтралью применяется зануление оборудования с устройствами автоматического отключения поврежденного оборудования.

Занулением называется преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут случайно оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом (рис. 7.3).

 

Рис. 7.3. Схема зануления оборудования с устройством автоматического отключения

 

Благодаря занулению замывание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита и отключает поврежденное оборудование.

При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания I_КЗ проходит через обмотку трансформатора, фазный провод и нулевой провод. Так как сопротивление обмотки трансформатора очень мало, то в первом приближении можно определить величину тока короткого замыкания I_КЗ по формуле

 

, (5)

 

где UФ – фазное напряжение, В;

ZФ-0 – полное сопротивление петли проводов фазного и нулевого, Ом.

 

В качестве максимальной токовой защиты, отключающей поврежденный участок цепи, применяются предохранители с плавкими вставками и различного рода автоматы. Так как напряжение прикосновения на поврежденном оборудовании может достичь величины более 100 В, то для обеспечения безопасности человека время отключения максимальной токовой защиты не должно превышать 0,2 – 0,3 сек.

2. Экспериментальная часть