Материал: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2Э

Из формулы (4) видно, что ток через человека будет тем меньше, чем меньше сопротивление заземления Rз и больше Rиз .

Рис. 3

Согласно ПУЭ, сопротивление заземления в установках напряжением до 1000 В не должно превышать 4 Ом. При мощности источника питания до 100 кВА допускается R з 10 Ом. Для аппаратуры связи величина сопротивления заземления

нормируется согласно ГОСТу -96.

В сети с ЗН (рис.3) при замыкании фазы на корпус по цепи, образовавшейся

срабатывание токовой защиты, т. е. установка может не отключиться и напряжение U з на корпусе будет существовать длительно. Поэтому в сетях до 1000 В с ЗН

защитное заземление не применяется.

II.Зануление

В качестве защиты от пробоя на корпус в сетях с ЗН применяется зануление.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей и корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания фазы на корпус, с многократно заземленным нулевым защитным проводником.

Нулевой защитный проводник соединен с заземленной нейтральной точкой обмоток источника тока. Принцип действия зануления (рис.4) – превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (КЗ), т.е. между фазным проводом и

6

нулевым защитным проводником, с целью вызвать большой ток I кз , способный

обеспечить срабатывание токовой защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов КЗ и перегрузок.

Область применения зануления – трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с ЗН. Зануление применяется и в сетях постоянного тока, если средняя точка источника заземлена, а также в однофазных сетях переменного тока с заземленным проводом.

Рис. 4 Для обеспечения быстрого и надежного автоматического отключения

поврежденной установки от сети должно выполняться соотношение:

Rmр а - сопротивление обмотки трансформатора, Ом.

Значение K принимается в зависимости от типа защиты установки. Для плавких предохранителей K = 3, для автоматической защиты K = 1,1-1,9. Назначение нулевого защитного проводника в схеме зануления – обеспечение необходимого для отключения установки значения тока однофазного КЗ путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.

7

Чтобы снизить напряжение корпуса относительно земли на период от момента замыкания на корпус до момента отключения поврежденной установки, а также на случай обрыва нулевого защитного проводника, необходимо повторное заземление нулевого провода.

Назначение заземления нейтрали в сетях до 1000 В – снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения на период замыкания фазы на землю (аварийный режим сети).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Исследовать зависимость общего сопротивления заземляющего устройства и коэффициента использования от числа заземлителей, а также от отношения расстояния между заземлителями а к длине заземлителя l .

2.Исследовать эффективность действия защитного заземления и зануления в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с различными режимами нейтрали.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1.Ознакомиться с теоретической частью описания лабораторной работы. Подготовить протокол выполнения лабораторной работы, руководствуясь разделом «Содержание отчета».

2.Рассчитать по формуле (1) теоретической части описания лабораторной работы сопротивление одиночного заземлителя Rод и при известном по своему варианту сопротивлении всего заземляющего устройства Rз для различного

числа заземлителей рассчитать по формуле (2) коэффициент использованиярасч . Результаты расчета записать в табл. 2 протокола выполнения

лабораторной работы. Построить график расч f (n) , где n - число заземлителей.

8

3.Для сети с изолированной нейтралью определить расчетным путем ток через тело человека Ih и напряжение, под которым может оказаться человек, прикоснувшийся к корпусу электроустановки в период замыкания одного из фазных проводов сети на корпус:

a)если корпус электроустановки не заземлен;

b)если корпус электроустановки заземлен, принимая фазное напряжение равным 220 В, а сопротивление изоляции проводов – 3,0 кОм.

Результаты расчета записать в табл. 3 протокола выполнения лабораторной работы.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ

1.Измерить сопротивление многоэлектродного заземляющего устройства методом вольтметра-амперметра и рассчитать коэффициент использования заземлителей.

Построить графики зависимости коэффициента использования от числа

заземлителей эксп.1,2,3 f (n) и отношения а l .

2.Измерить напряжение на корпусе относительно земли и ток Ih в аварийном режиме электроустановки при питании ее от сети с ИН и от сети с ЗН:

a)для случая, если корпус не заземлен;

b)для случая, если корпус заземлен.

3.Исследовать эффективность действия зануления.

4.Составить выводы об эффективности защитного заземления и зануления в отношении безопасности человека при эксплуатации электроустановок.

ПОРЯДОК И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Включить компьютер. На рабочем столе указателем мыши щелкнуть иконку «Лаб. раб. №2». На экране монитора в окне «Установка исходных данных» ввести: состав бригады, выполняющей работу, номер группы и величину удельного сопротивления грунта в соответствии со своим вариантом. Нажать кнопку «ОК».

2.Ознакомиться со схемой измерения сопротивления заземляющего устройства Rз методом вольтметра-амперметра.

Включить питание схемы тумблером Т1 и измерить с помощью вольтметра V и амперметра А напряжения и ток через заземляющее устройство Rз , поочередно

увеличивая число заземлителей от 1 до 5, нажимая указателем мыши кнопку «+» на экране монитора при отношении а l 1 .

Вспомогательный заземлитель Rв и зондовый заземлитель Rz используются в качестве измерительных при определении величины сопротивления Rз .

9

По данным измерений рассчитать сопротивление заземляющего устройства Rз и коэффициенты использования заземлителей по формуле (2). Полученные

результаты записать в табл. 2 протокола отчета.

Построить графики зависимости эксп1,2,3 f (n) при а l 1,2,3 .

3.На экране монитора щелкнуть указателем мыши закладку «Заземление. Сеть с ИН». Ознакомиться со схемой. Указателем мыши установить Rиз 3,6 кОм.

Создать «пробой» фазы на незаземленный корпус, щелкнув указателем мыши на корпусе оборудования. С помощью вольтметра V измерить напряжение на корпусе относительно земли. Полученные данные записать в табл. 3 протокола

отчета. Имитировать прикосновение человека к корпусу электроустановки, щелкнув указателем мыши на схематическом изображении человека. Измерить, с помощью миллиамперметра mA, ток через человека при его прикосновении к незаземленному корпусу. Обратить внимание на путь прохождения тока. Указателем мыши установить Rиз 500 кОм и повторить вышеуказанные

измерения.

Результаты измерений записать в табл. 3 протокола отчета.

4.Указателем мыши установить Rиз 3,6 кОм. Щелкнув указателем мыши на кнопку «+» подключить аварийную электроустановку с прикоснувшимся к ней человеком к заземляющему устройству. Изменяя число заземлителей от 1 до 5 измерить вольтметром V и миллиамперметром mA напряжение прикосновения (напряжение на корпусе относительно земли) и ток через человека. Обратить внимание на пути прохождения тока. Указателем мыши установить

Rиз 500 кОм и повторить вышеуказанные измерения при n = 1 и n = 5.

Результаты измерений записать в табл. 3 протокола отчета.

5.На экране монитора щелкнуть указателем мыши закладку «Заземление. Сеть с ЗН».

Ознакомиться со схемой. В окне «ток срабатывания защиты» установить значение тока Iср 10 А. В окне «сопротивление заземления» Rз установить значение 30 Ом. Включить питание тумблером Т1, щелкнув на нем указателем мыши. Создать пробой на корпус, щелкнув указателем мыши в зеленой зоне корпуса.

Убедиться, что токовая защита не сработала и измерить с помощью вольтметра и амперметра напряжение на корпусе электроустановки относительно земли

(напряжение прикосновения) и ток, протекающий через заземляющее устройство.

Повторить вышеуказанные измерения для всех значений Rз , имеющихся в окне. Провести те же измерения для токов срабатывания защиты Iср 20 А и

Iср 30 А.

10