Методические указания к лабораторной работе 6 для студентов 46 курсов всех факультетов и форм обучения
 Скачать 354.5 Kb.
|
|
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР Новосибирский электротехнический институт 621.316 И 374 ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯМетодические указания к лабораторной работе № 6 для студентов 4-6 курсов всех факультетов и форм обучения Новосибирск 1988УДК 621.316.935 (07) Составитель Ю.И. Фадин Рецензенты: М.Д. Горбатенков, А.Э. Каспер Работа подготовлена на кафедре охраны труда @ Новосибирский электротехнический институт, 1988 г. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ Цель работы Ознакомиться c методами измерения параметров заземления, применяемыми в реальных условиях. Общие сведения Для защиты человека от поражения электрическим током, а также для обеспечения нормальной работы электрических сетей, применяют заземление. Различают рабочее и защитное заземление [1,2]. Рабочее заземление предназначено для ограничения перенапряжений в сетях для обеспечения действий релейной защиты и т.д. Сюда относятся: заземление нейтралей трансформаторов в установках 110 кВ и выше, заземление нейтралей генераторов, заземление разрядников и т.п. Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление предназначено для снижения напряжения прикосновения при пробое фазы на металлические нетоковедущие части до допустимой величины [1,2] . Под заземляющим устройством подразумевают совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственом соприкосновении с землей; заземляющие проводники - это металлические проводники, соединяющие заземляемые части электроустановок с заземлителем. По расположению заземлителей относительно заземляемых корпусов заземления делятся на выносные и контурные. При выносном заземлении заземлители располагаются на некотором удалении от заземленного оборудования (рис. 1, а), при контурном - заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого оборудования (рис. 1, б) на расстоянии нескольких метров друг от друга. В качестве искусственных заземлителей (электродов заземления) применяют угловую сталь 50х5О мм (или близкую по размеру), стальные трубы диаметром 30-60 мм. Последние годы настоятельно рекомендовано применять прутковую сталь (как наименее дешевую и дефицитную по сравнению с трубами и уголками) диаметром 12-16 мм и длиной до 5 м.   а б Рис. 1. Заземление (вид в плане): а - выносное; б - контурное; 1 - наружный контур; 2 - внутренний контур; 3 - электроды заземления; 4 - корпуса двигателей; 5 - корпус здания. Электроды заземления погружаются в грунт вертикально в специально подготовленную траншею (рис. 2). Трубы и уголковую сталь обычно забивают, а прутковую сталь закручивают в грунт с помощью специальных приспособлений.  Вертикальные электроды заземления 3, соединенные между собой при помощи сварки стальной полосой (шиной) сечения 25x4 или 40х4 мм2, образуют внешний (наружный) контур заземления I (рис. 1). Внутри здания обычно по периметру прокладывается стальной шиной внутренний контур (магистраль) заземления 2 (рис. 1). Наружный контур заземления соединяется с внутренним не менее, чем в двух местах (рис. 1). Подлежащее заземлению оборудование 4 подсоединяется непосредственно к внутреннему контуру заземления. В процессе проектирования, монтажа и эксплуатации заземления возникает необходимость измерять параметры заземления. Так, например, проектировщикам необходимо знать точное значение удельного сопротивления грунта (  ) в тех местах, где будет монтироваться заземление. После монтажа, а также в процессе эксплуатации необходимо регулярно измерять величину сопротивления заземления, от которой зависит безопасность обслуживающего и технологического персонала, и которая регламентируется Правилами устройств электроустановок. Кроме того, в процессе эксплуатации регулярно измеряется сопротивление заземляющих проводников. Знакомству с методами измерений и применяемыми при этом приборами посвящена настоящая работа.Задание В лабораторной работе предлагается выполнить следующее: 1) измерить удельное сопротивление грунта методом четырех электродов (для трех видов грунта); и методом контрольного электрода (для одного вида грунта); 2) определить численные значения сопротивления заземляющих устройств (одиночного электрода и контура заземления) методом амперметра-вольтметра; и с помощью прибора М-416; 3) измерить сопротивление заземляющей проводки с помощью прибора М-416. Краткое описание лабораторной установки Передняя панель лабораторной установки показана на рис. 3. Удельное сопротивление методом четырех электродов замеряется с помощью электродов  . Переключателем S1 устанавливается вид грунта (глина, глинозем, песок). Удельное сопротивление грунта методом контрольного электрода замеряют с помощью электродов Rз, R5, RВСП.При определении численных значений сопротивлений заземляющих устройств используются сопротивления RX (контурное заземление подстанции) и RX1 - заземление опоры ЛЭП (условно представлено одиночным заземлителем). При этих измерениях используются дополнительные электроды RЗ и RВСП. При определении сопротивления заземляющих устройств методом амперметра-вольтметра используется понижающий трансформатор 220/12 В. Напряжение на трансформатор от сети подается включением выключателя Q. При этом загорается световое табло HL. Напряжение 12 В снимается с клемм XS1. При этом величина тока в цепи 12 В регулируется ступенчатым реостатом RP с помощью переключателя S2 (рис. 3).  Для измерения сопротивления заземляющей проводки используется схема, изображенная в центральной части передней панели стенда (рис. 3). Три электроприёмника (ЭП1-ЭПЗ) подключены и сети, а корпуса их соединены с заземлителем RЗ. Переключателем S3 преподаватель устанавливает предельные значения сопротивлений заземляющих устройств. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ Измеритель заземлений М-416 необходимо отрегулировать перед началом измерений. Для этого клеммы прибора 1-2 и 3-4 попарно перемыкаются. Переключатель прибора устанавливается в положение "Контроль 5  ", нажимается красная кнопка и вращением ручки "Реохорд" добиваются установки стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорда при этом должно быть показание 5±0,3 Ом.Независимо от выбранной схемы измерения проводятся в следующей последовательности: 1. Переключатель прибора устанавливается в положение "XI". 2. Нажимается кнопка и вращением ручки "Реохорд" добиваются максимального приближения стрелки индикатора к нулю. 3. Результат измерения равен произведению показателя шкалы реохорда на множитель. Если измеряемое сопротивление больше 10 Ом, переключатель устанавливается в положение "Х5","Х20", "Х100", и повторяется операция по п. 2. 1. Измерение удельного сопротивления грунта 1.1. Метод четырех электродов Для измерений используется четырехэлектродная схема (рис. 4, а). Если, пользуясь измерителем заземлений М-416 или другим подобным, пропускать ток через крайние электроды, то между средними появится разность потенциалов U. Значение U в однородном грунте (слое) прямо пропорционально удельному сопротивлению и току I и обратно пропорционально расстоянию  между электродами (1)отсюда  , (2)где R - показания прибора;  м - расстояние между электродами.Замеры выполняются предварительно отрегулированным (как указано выше) измерителем заземлении по схеме (рис. 4,а) для трех видов грунта (переключатель S1). Измеренное прибором М-416 сопротивление R подставляется в формулу (2) и рассчитывается удельное сопротивление грунта , которое заносится в таблицу 1.1.2. Метод контрольного электрода Измерения ведут с помощью прибора М-416 по схеме рис. 4, б. При этом способе измерений в грунт забивают контрольный электрод таких же размеров (длина, сечение), которые предполагаются у электродов заземления. Забивают еще два электрода RЗ (зонд) и Rвсп (вспомогательный). Удельное сопротивление грунта рассчитывается из (I).   (3)где l – длина электрода, м; t - расстояние от поверхности земли до середины электрода, м (рис. 2); d - диаметр электрода, м. Из выражения (3) можно подсчитать  (4)Замерив по схеме рис. 4,б сопротивление R и приняв l = 5м; t = 3 м; d = 0,012 м и подставив указанные значения в выражение (4), получим простую формулу для определения удельного сопротивления грунта  В качестве контрольного электрода используется электрод R5. Измерения выполняются для неизвестного вида грунта по схеме рис. 4б (вместо Rx подключается R5). После подсчета удельного сопротивления по результатам предыдущих измерений определяем вид грунта. Полученные результаты заносятся в табл. 1. 2. Определение численных значений сопротивлений заземления (одиночного электрода и контура заземлений) 2.1. Метод амперметра-вольтметра При данном методе на испытуемом заземлителе (RX1) или контуре заземления (RX) измеряют падение напряжения при пропускании через него тока I (рис. 5). Сопротивление заземлителя (контура заземления)  (5)где U и I - соответственно показания вольтметра и амперметра. Помимо испытуемого заземлителя необходимо иметь еще два электрода: вспомогательный (токовый) RВСП и зонд (потенциальный) RЗ.  Назначение вспомогательного электрода - создание цепи для измерительного тока через этот электрод и испытуемый заземлитель. Назначение зонда - получение в схеме точки с нулевым потенциалом, т.е. точки, в которой ток растекания практически отсутствует. Для измерения нужно иметь ток в несколько десятков ампер, чтобы получить достаточную для измерений величину напряжения и исключить влияние блуждающих токов. При проведении натурных измерений взаимное расположение испытуемого заземлителя и вспомогательных электродов и минимальное расстояние между ними должны быть такими, как это показано на рис. 6. Измерение сопротивления заземления выполняется для опоры ЛЭП (условно представлено одиночным заземлителем RX1) и контура трансформаторной подстанции (RX) по схеме рис. 5. При этом напряжение 12 В снимается с клемм XS1. Для регулирования величины тока в цепи обмотки 12 В используется ступенчатый реостат RP с переключателем S2 (рис. 3). Подача напряжения на первичную обмотку трансформатора осуществляется автоматом Q. При этом загорается световое табло HL. Собранную схему по рис. 5 следует показать преподавателю, произвести измерения и вычисления по формуле (5) и данные занести в табл. 2.  2.2. Измерение сопротивлений заземления с помощью Измерения проводятся для одиночного электрода (RX1) и контура заземления подстанции (RX) по схеме рис. 4, б. При этих измерениях используются два вспомогательных электрода (RЗ и RВСП). Данные замеров заносятся в табл. 2. 3. Измерение сопротивления заземляющей проводки Заземляющая проводка, соединяющая заземляемое оборудование о заземлителем, сопротивление (до 0,2 Ом) и в ней не должно быть обрывов. Для измерения сопротивления заземляющей проводки, определения обрыва в ней, а также для обнаружения аварийного напряжения на оборудовании применяется омметр М372. При отсутствии прибора М-372 замеры выполняются измерителем заземлений М-416. На рис. 7, а показана схема измерения сопротивления заземляющей проводки с учетом погрешности, вносимой измерительными проводами (клеммы 1-2 и 3-4 измерителя заземлений при этом попарно замыкаются между собой). На рис. 7, б показана схема без учета погрешности, вносимой соединительными проводами. Результаты замера заносятся в табл. 3. ФОРМА ОТЧЕТА Результаты измерений оформить в виде отчета, который должен содержать следующие разделы: 1) цель работы; 2) необходимые схемы измерений; 3) результаты измерений (заносятся в табл. 1-3); 4) выводы по работе.  Таблица 1 ВЕЛИЧИНЫ УДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ГРУНТА
Таблица 2 ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Таблица 3 ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИИ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ПРОВОДНИКОВ
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Классификация заземлений по назначению. Назначение, устройство и принцип действия защитного заземления. Электроды заземления. Их назначение, габариты. С какой целью измеряется удельное сопротивление грунта? Назначение измерения заземляющей проводки. Методы, приборы и схемы измерений параметров заземления? Список литературыДолин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергия, 1984. - 407 c. Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках. - М.: Эвергоатомиздат, 1983. - 336 с. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ Составитель Ю.И.Фадин Редактор Н.Ф.Фабричная Техн. редактор Л.В.Андрианова Корректор Л.Н.Ветчакова | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
м