Методические указания по выполнению лабораторных работ по междисциплинарному курсу мдк. 04. 01 Безопасность работ при эксплуатации и ремонте оборудования электрических подстанций и сетей
 Скачать 218.83 Kb.
|
1 2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»в г. Петровске УТВЕРЖДАЮ Директор филиала СГТУ имени Гагарина Ю.А. в г.Петровске _________Е.А.Бесшапошникова «30» июня 2021 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТпо междисциплинарному курсу МДК.04.01 «Безопасность работ при эксплуатации и ремонте оборудования электрических подстанций и сетей», по специальности 13.02.07 «Электроснабжение (по отраслям)» Методические указания рассмотрены на заседании предметной (цикловой) комиссии общепрофессиональных дисциплин, профессиональных модулей специальностей технического профиля «14» июня 2021 года, протокол №13 Председатель ПЦК __________/Т.А. Лескина Петровск 2021 Пояснительная записка. Методические указания по выполнению лабораторных работ подготовлены на основе рабочей программы профессионального модуля ПМ.04 Обеспечение безопасности работ при эксплуатации и ремонте оборудования электрических подстанций и сетей, разработанной на основе ФГОС СПО по специальности 13.02.07 «Электроснабжение (по отраслям)» и соответствующих общих (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций: ОК 01 Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам. ОК 02 Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности. ОК 03 Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие. ОК 04 Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами. ОК 05 Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста. ОК 06 Проявлять гражданско-патриотическую позицию, демонстрировать осознанное поведение на основе традиционных общечеловеческих ценностей. ОК 07 Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях. ОК 08 Использовать средства физической культуры для сохранения и укрепления здоровья в процессе профессиональной деятельности и поддержания необходимого уровня физической подготовленности. ОК 09 Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности. ОК 10 Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языках. ОК 11 Использовать знания по финансовой грамотности, планировать предпринимательскую деятельность в профессиональной сфере. ПК 4.1 Обеспечивать безопасное производство плановых и аварийных работ в электрических установках и сетях. ПК 4.2 Оформлять документацию по охране труда и электробезопасности при эксплуатации и ремонте электрических установок и сетей. Целью освоения междисциплинарного курса МДК 04.01 Безопасность работ при эксплуатации и ремонте оборудования устройств электроснабжения овладение указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями. При выполнении лабораторных работ студент должен уметь: обеспечивать безопасные условия труда при производстве работ в электроустановках и электрических сетях при плановых и аварийных работах; заполнять наряды, наряды-допуски, оперативные журналы проверки знаний по охране труда; выполнять расчеты заземляющих устройств и грозозащиты; При выполнении лабораторных работ студент должен знать: правила безопасного производства отдельных видов работ в электроустановках и электрических сетях; перечень документов, оформляемых для обеспечения безопасности производства работ в электроустановках и на линиях электропередачи. Содержание лабораторных занятий определено рабочей программой и тематическим планированием, соответствует теоретическому материалу изучаемых разделов междисциплинарного курса. Объём лабораторных занятий определяется учебным планом по данной специальности. Продолжительность лабораторного занятия - 2 академических часа. Перед проведением лабораторного занятия преподавателем организуется инструктаж, а по ее окончании – обсуждение итогов. Комплект методических указаний по выполнению лабораторных работ междисциплинарного курса содержит 5 лабораторных занятия. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ МДК.04.01 БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТЕ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ И СЕТЕЙ» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№1 Тема: Действие защитного зануления ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№2 Тема: Действие защитного зануления ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№3 Тема: Действие защитного зануления ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№4 Тема: Действие защитного заземления ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№5 Тема: Действие защитного заземления ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№1 Действие защитного зануления Цель работы – исследовать эффективность действия зануления в трех- фазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью. Краткие теоретические сведения. Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником корпуса и других металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением (рис. 3).  Рис. 3. Принципиальная схема зануления Нулевым защитным проводником PE называется проводник, соединя- ющий зануляемые части, например, корпус электроустановки с глухозазем- ленной нейтралью сети. Глухозаземленной нейтралью называется нейтральная точка обмотки ис- точника тока (трехфазного генератора или трансформатора), присоединен- ная к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление Rо. Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого провода N, который также соединен с глухозаземленной нейтралью, но предназначен для питания током электрооборудования. Зануление применяется для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к металлическим нетоковедущим частям электроус- тановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус. Замыкание на корпус – случайное электрическое соединение токоведу- щей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Основная причина замыкания на корпус – повреждение электрической изоляции токоведущих частей, находящихся под напряжением. Если электроустановка изолирована от земли, то в случае замыкания фа- зы на корпус, прикосновение к электроустановке будет так же опасно, как и к фазному проводу – человек может оказаться под напряжением прикосно- вения Uпр практически равным фазному напряжению сети – 220 В. Область применения зануления – трехфазные четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в од- нофазное короткое замыкание между фазой и нулевым защитным провод- ником, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита – плав- кие предохранители или автоматические выключатели, и обеспечивается автоматическое отключение поврежденной установки от питающей сети. Назначение нулевого защитного проводника – создание электрической цепи с малым сопротивлением, чтобы ток короткого замыкания Iкз был дос- таточно большим для быстрого срабатывания защиты. Согласно указаниям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) ток короткого замыкания дол- жен быть не менее чем в 3 раза больше номинального тока плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. Скорость отключения электроустановки с момента появления напряже- ния на корпусе составляет 5 – 7 с при защите электроустановки плавкими предохранителями и 1 – 2 с при защите автоматическими выключателями. Для уменьшения опасности поражения током, возникающей в случае об- рыве нулевого защитного проводника РЕ и замыкании фазы на корпус уста- новки за местом обрыва (рис. 4), нулевой защитный проводник должен иметь повторное заземление Rп. При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фа- зы на корпус установки за местом обрыва отсутствие повторного заземле- ния приведет к тому, что корпуса всех установок за местом обрыва окажутся под напряжением относительно земли равным фазному напряжению сети Uф. Это напряжение, опасное для человека, будет существовать длительное  время, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится и ее будет трудно обнаружить среди исправных, чтобы отключить вручную.Рис. 4. Случай замыкания фазы на корпус при обрыве нулевого защитного проводника в сети с его повторным заземлением Если же нулевой защитный проводник будет повторно заземлен, то при его обрыве сохранится цепь тока через землю, в результате чего напряжение зануленных корпусов электроустановок, находящихся за местом обрыва, снизится приблизительно до 0,5 Uф. Следовательно, повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения током при обрыве нулевого защитного проводника, но не может устранить ее полностью. В связи с этим требуется тщательная прокладка нулевого защитного про- водника, чтобы исключить возможность его обрыва по любой причине. По- этому в нулевом защитном проводнике запрещается ставить предохраните- ли, рубильники и другие приборы, которые могут нарушить его целостность. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№2 Действие защитного зануления Заземление электроустановки — преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством. Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу элекроустановки или других ее частей, которые оказались под напряжением. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение части электроустановки с заземляющим устройством с целью обеспечения электробезопасности. Предназначено для защиты человека от прикосновения к корпусу электроустаноувки или других ее частей, оказавшихся под напряжением. Чем ниже сопротивление заземляющего устройства, тем лучше. Чтобы воспользоваться преимуществами заземления, надо купить розетки с заземляющим контактом. В случае возникновения пробоя изоляции между фазой и корпусом электроустановки корпус ее может оказаться под напряжением. Если к корпусу в это время прикоснулся человек - ток, проходящий через человека, не представляет опасности, потому что его основная часть потечет по защитному заземлению, которое обладает очень низким сопротивлением. Защитное заземление состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Есть два вида заземлителей – естественные и искусственные. К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей. В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой. В качестве заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляющими приборами обычно используют стальные или медные шины, которые либо приваривают к корпусам машин, либо соединяют с ними болтами. Защитному заземлению подлежат металлические корпуса электрических машин, трансформаторов, щиты, шкафы. Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество искусственных заземлителей. Зануление — преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом. Это приводит к тому, что замыкание любой из фаз на корпус электроустановки превращается в короткое замыкание этой фазы с нулевым проводом. Ток в этом случае возникает значительно больший, чем при использовании защитного заземления. Быстрое и полное отключение поврежденного оборудования — основное назначение зануления. Различают нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник. Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок и имеет одинаковую с другими проводами изоляцию и достаточное сечение для прохождения рабочего тока. Нулевой защитный проводник служит для создания кратковременного тока короткого замыкания для срабатывания защиты и быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети. В качестве нулевого защитного провода могут быть использованы стальные трубы электропроводок и нулевые провода, не имеющие предохранителей и выключателей. ОБОЗНАЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников. Первая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления источника питания: T — непосредственное соединения нейтрали источника питания с землёй. I — все токоведущие части изолированы от земли. Вторая буква в обозначении системы заземления определяет характер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания: T — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимо от характера связи источника питания с землёй. N — непосредственная связь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземления источника питания. Буквы, следующие через чёрточку за N, определяют способ устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников: C — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общим проводником PEN. S — функции нулевого защитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельными проводниками. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ 1. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-C  К системе TN-C относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN- проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников) и однофазные двухпроводные (фазный и нулевой рабочий проводники) сети зданий старой постройки. Эта система простая и дешевая, но она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности. 2. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-C-S  В настоящее время применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, предназначенном для размещения компьютерной техники и телекоммуникаций, необходимо обеспечить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S). Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах. 3. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TN-S  В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. С подстанции приходит пяти жильный кабель. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе. 4. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ TT В системе TT трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землёй. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землёй через заземлитель, электрически не зависимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции. 5. СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ IT В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования. Такая система используется, как правило, в электроустановках зданий, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности. СХЕМА КОНТУРНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ  1.Заземлители 2.Заземляющие проводники 3.Заземляемое оборудование 4. Производственное здание. ПРИМЕР СХЕМЫ ЗАЗАМЛЕНИЯ ДОМА ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№3 Действие защитного зануления Цель работы: Оценить опасность поражения электрическим током в зависимости от: – напряжения и схемы питания электроустановок, – режима нейтрали, – сопротивления элементов электрической сети, – условий включения человека в цепь. Задание: Проанализировать полученные результаты и сделать выводы о влиянии параметров в электрической сети с глухозаземленной (изолированной) нейтралью на условия электробезопасности. Краткое содержание теоретической части: В общем случае электробезопасность электрических сетей, если не учитывать физиологические особенности и психологическое состояние человека, оценивается в основном значениями тока, проходящего через человека, напряжения прикосновения и времени воздействия указанных величин. Однако, следует предположить, что на тяжесть электротравмы существенное влияние будет оказывать режим работы нейтрали электрической сети, причем как при непосредственном прикосновении к токоведущим частям, так и при прикосновении к корпусам электрооборудования при аварийных режимах. В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы: 1) сети с незаземленными (изолированными) нейтралями; 2) сети с резонансно-заземленными (компенсированными) нейтралями; 3) сети с эффективно заземленными нейтралями; 4) сети с глухо заземлёнными нейтралями. Согласно требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ, гл. 1.2). 14 Сети с номинальным напряжением до 1 кВ, питающиеся от понижающих трансформаторов, присоединенных к сетям с Uном > 1 кВ, выполняются с глухим заземлением нейтрали. Сети с Uном до 1 кВ, питающиеся от автономного источника или разделительного трансформатора (по условию обеспечения максимальной электробезопасности при замыканиях на землю), выполняются с незаземленной нейтралью. Сети с Uном = 110 кВ и выше выполняются с эффективным заземлением нейтрали (нейтраль заземляется непосредственно или через небольшое сопротивление). Сети 3 — 35 кВ, выполненные кабелями, при любых токах замыкания на землю выполняются с заземлением нейтрали через резистор. Сети 3—35 кВ, имеющие воздушные линии, при токе замыкания не более 30 А, выполняются с заземлением нейтрали через резистор. Компенсация емкостного тока на землю необходима при значениях этого тока в нормальных условиях: - в сетях 3 - 20 кВ с железобетонными и металлическими опорами ВЛ и во всех сетях 35 кВ - более 10 А; - в сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор ВЛ: при напряжении 3 - 6 кВ - более 30 А; при 10 кВ - более 20 А; при 15 - 20 кВ - более 15 А; - в схемах 6 - 20 кВ блоков генератор - трансформатор - более 5А. При токах замыкания на землю более 50 А рекомендуется установка не менее двух заземляющих дугогасящих реакторов. Электротехнические установки напряжением выше 1 кВ согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) разделяются на установки с большими токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю превышает 500 А) и установки с малыми токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю меньше или равна 500 А). 15 В установках с большими токами замыкания на землю нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малые сопротивления. Такие установки называются установками с глухозаземленной нейтралью. В установках, имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями. Такие установки называются установками с изолированной нейтралью. В установках с глухозаземленной нейтралью всякое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током. В установках с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием (КЗ). Прохождение тока через место замыкания обусловлено проводимостями (в основном, емкостными) фаз относительно земли. Выбор режима нейтрали в установках напряжением выше 1 кВ производится при учете следующих факторов: экономических, возможности перехода однофазного замыкания в междуфазное, влияние на отключающую способность выключателей, возможности повреждения оборудования током замыкания на землю, релейной защиты и др. В электрических сетях приняты следующие режимы работы нейтрали: электрические сети с номинальными напряжениями 6...35 кВ работают с малыми токами замыкания на землю; при небольших емкостных токах замыкания на землю - с изолированными нейтралями; при определенных превышениях значений емкостных токов - с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор. Если в одной из фаз трехфазной системы, работающей с изолированной нейтралью, произошло замыкание на землю, то на 16 отсутствует замкнутый контур для его прохождения. Ток замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью будет небольшим и не вызовет аварийного отключения линии. Таким образом, изоляция нейтрали источника питания обеспечивает надежность электроснабжения, так как не отражается на работе потребителей. Однако в сетях с большими емкостными токами на землю (особенно в кабельных сетях) в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и вновь зажигается, что наводит в контуре с активными, индуктивными и емкостными элементами э.д.с, превышающие номинальные напряжения в 2,5...3 раза. Такие напряжения в системе при однофазном замыкании на землю недопустимы. Чтобы предотвратить возникновение перемежающихся дуг между нейтралью и землей включают индуктивную катушку с регулируемым сопротивлением. Повышение напряжения по отношению к земле в неповрежденных фазах при наличии слабых мест в изоляции этих фаз может вызвать междуфазное короткое замыкание,. Кроме того, напряжение в неповрежденных фазах повышается в 3 раз, следовательно, требуется выполнять изоляцию всех фаз на линейное напряжение, что приводит к удорожанию машин и аппаратов. Поэтому, хотя и разрешается работа сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю, его требуется немедленно обнаружить и устранить. Электрические сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю (с эффективно заземленными нейтралями). Для автономных передвижных установок нейтраль выбирается изолированной. Согласно "Правил устройств электроустановок" при питании стационарных электроприемников от автономных источников питания режим нейтрали источника питания и защитные меры должны соответствовать режиму нейтрали и защитным мерам, принятым в сетях стационарных электроприемников. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№4 Действие защитного заземления Цель работы – исследовать эффективность действия защитного заземле- ния в электроустановках, питающихся от трехфазных электрических сетей напряжением до 1000 В. Краткие теоретические сведения Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электро- установок, которые могут оказаться под напряжением (рис. 1).  Рис. 1. Схема защитного заземления и распределение потенциала на поверхности земли вокруг одиночного заземлителя Основная причина появления напряжения на металлических нетокове- дущих частях электроустановок (например, корпусе) – повреждение элек- трической изоляции токоведущих частей установки, находящихся под на- пряжением, и замыкание их на корпус*. Если электроустановка изолирована от земли, то в случае замыкания фа- зы на корпус, прикосновение к установке будет так же опасно, как и к фаз- ному проводу – человек, стоя на земле или на другом токопроводящем ос- новании, может оказаться под напряжением прикосновения** практически равным фазному напряжению сети – 220 В. В этом случае через тело чело- века будет проходить ток опасный для жизни Iч = Uпр /Rч = Uф / Rч = 220 / 1000 = 0,22 А = 220 мА, (3) где Uпр – напряжение прикосновения, В; Uф – фазное напряжение, В; Rч – со- противление тела человека, в расчетах принимаемое 1000 Ом. Защитное заземление является эффективной и широко распространен- ной мерой защиты от поражения током при случайном появлении напряже- ния на металлических нетоковедущих частях электроустановок. Благодаря защитному заземлению напряжение прикосновения будет значительно меньше фазного. Рассмотрим принцип действия защитного заземления. В случае замыкания токоведущей части, например, фазы на корпус неза- земленной электроустановки на корпусе появится опасный по величине по- тенциал φ, В. Действие защитного заземления основано на явлениях, возни- кающих при стекании тока в землю, если токоведущая часть замыкается на корпус заземленной электроустановки, т.е. заземляется. При стекании тока с корпуса в землю Iз (см. рис. 1) через малое сопро- тивление защитного заземления Rз, которое в электроустановках напряже- нием до 1000 В не должно превышать 4 Ом, происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части и, следовательно, корпуса заземленной установки до значения равного φз = Iз Rз. (4) В то же время на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю также появится потенциал φ, изменяющийся в зависимости от расстояния до точки стекания тока x от максимального значения φз до 0 (при x ≥ 20 м). Тогда в случае замыкания фазы на корпус заземленной электроустанов- ки напряжение прикосновения Uпр, под которым окажется прикоснувшийся к корпусу человек, будет (см. рис. 1) Uпр = φз – φос, (5) где φз – потенциал корпуса заземленной электроустановки, В; φос – потен- циал основания (площадки) в том месте, где стоит человек, В. * Замыкание на корпус – случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. ** Напряжение прикосновения – напряжение между двумя точками цепи тока, кото- рых одновременно касается человек, например, фазный провод и земля. Принцип действия защитного заземления электрооборудования заклю- чается в снижении до безопасных значений напряжения прикосновения Uпр, обусловленного замыканием на корпус. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования φз (уменьшением сопротивления защитного заземления Rз), а также за счет повышения потенциала основания φос в месте, где стоит человек, до значения близкого к потенциалу заземлен- ного оборудования. Область применения защитного заземления – трехфазные сети напряже- нием до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режи- мом нейтрали. Согласно Правил устройства электроустановок (ПУЭ) защитное заземле- ние следует выполнять: при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока во всех случаях; в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при напряжении 42 В и выше переменного и 110 В и выше постоянного тока; во взрывоопасных помещениях независимо от величины напряжения. Для заземления электроустановок используют заземляющее устройство, основные конструктивные элементы которого представлены на рис. 2.  Рис. 2. Заземляющее (контурное) устройство и распределение потенциала на поверхности земли при групповом заземлителе: 1 – электроустановка; 2 – заземляющий болт; 3 – заземляющий проводник; 4 – магистраль заземления; 5 – соединительный проводник; 6 – полоса; 7 – электроды группового заземлителя Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя – ме- таллических проводников – электродов 7, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, соединенных между собой полосой 6, и зазем- ляющихпроводников3, соединяющих заземляемые части электроустановки 1 с заземлителем. В зависимости от места расположения заземлителя относительно зазем- ляемого электрооборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное. В выносном заземляющем устройстве заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой находится заземляемое оборудование, т. е. размеща- ется вне здания. Поскольку оборудование располагается за пределами зоны растекания тока – на расстоянии более 20 м от выносного заземлителя, то в случае за- мыкания на корпус человек, прикоснувшись к заземленному оборудованию, попадает под максимальное напряжение прикосновения (см. рис. 2) Uпр = φз = Iз Rз. (6) Поэтому выносное заземляющее устройство применяется только при ма- лых токах замыкания на землю Iз, когда напряжение прикосновения не пре- вышает допустимых значений, установленных ГОСТ 12.1.038 – 82 (табл. 2). Таблица 2 Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме электроустановок переменного тока частотой 50 Гц
В контурном заземляющем устройстве (см. рис. 2) применяют группо- вой заземлитель, состоящий из нескольких параллельно включенных оди- ночных заземлителей (электродов) 7, который обеспечивает наименьшее сопротивление защитного заземления. При выполнении контурного заземляющего устройства вертикальные электроды группового заземлителя, соединенные между собой стальными горизонтальными полосами 6 сваркой, размещают по периметру (контуру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или электроды распределяют по всей защищаемой площадке по возможности равномерно. В случае замыкания на корпус электроустановки стекание тока в землю со всех электродов заземлителя происходит одновременно (см. рис. 2). На графике распределения потенциалов на поверхности защищаемой площад- ки, полученного сложением потенциальных кривых от каждого электрода в отдельности, видно, что при групповом заземлителе в зоне растекания тока наблюдается повышение и выравнивание потенциалов на поверхности пло- щадки. В результате снижается напряжение прикосновения и, следователь- но, повышается безопасность работающих на защищаемой площадке людей. При размещении электродов на расстоянии не более 8 – 10 м друг от друга максимальные значения напряжения прикосновения в этом случае не превысят допустимых уровней. На предприятиях при выполнении защитного заземления в заземляющих устройствах используют естественные заземлители и искусственные. В качестве естественных заземлителей можно использовать: различные металлоконструкции зданий, имеющие соединение с землей; арматуру же- лезобетонных конструкций; свинцовые оболочки проложенных в земле ка- белей, водопроводные и другие металлические трубы, за исключением тру- бопроводов для горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и го- ризонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют заложенные в землю стальные трубы, стальные уголки, металлические стержни, стальные прутки и т. п. Для соединения вертикальных электродов используют полосовую сталь или круглые стальные прутки. В соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок контроль сопротивления защитного заземления проводят перед вводом за- земления в эксплуатацию и периодически, но не реже одного раза в год. Вопросы к работе Что такое защитное заземление? Какова область его применения? Что такое замыкание на корпус электроустановки? Какова основная причина замыкания на корпус? В каком случае и насколько может стать опасным прикосновение че- ловека к корпусу изолированной от земли электроустановки? Каков принцип действия защитного заземления? Каким способом при замыкании на корпус можно уменьшить потенци- ал заземленного оборудования? При замыкании фазы на корпус заземленной установки от чего зависит величина напряжения прикосновения? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№5 Действие защитного заземления Цель работы: Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний и получения студентами практических навыков в исследовании защитных свойств заземления в трехфазных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1 кВ. Системы IT; TT. Рабочее задание Указания по выполнению работы Согласно правил устройства электроустановок 7 издания 2002 г. (ПЭУ) электроустановки до 1кВ в отношении мер электробезопасности разделяются на электроустановки в сетях с глухозаземленной нейтралью. Рассмотрены электроустановки в сетях с изолированной нейтралью. Приняты следующие обозначения: Система IT – система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 1).  Рис. 1. Система IT Открытые проводящие части электроустройства заземлены. Нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через большое сопротивление. – сопротивление заземления нейтрали источника питания, (если имеется); – заземлитель; – открытые проводящие части; – заземляющее устройство электроустановки; 5 – источник питания. Система TT - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимо от глухозаземленной нейтрали источника (рис. 2).   Рис. 2. Система ТТ. Открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземления, электрически независимого от заземлителя нейтрали 1 – заземлитель нейтрали источника; 2 – открытые проводящие части; – заземлитель открытых проводящих частей электроустановки; – источник питания. Первая буква – состояние нейтрали источника питания относительно земли; Т – заземленная нейтраль; I - изолированная нейтраль. Вторая буква – состояние открытых проводящих частей отношения земли; Т – открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания. Изолированная нейтраль – нейтраль трансформации или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных устройств. Глухозаземленная нейтраль – нейтраль трансформации или генератора, присоединенная непосредственно к заземленному устройству. Проводящаячасть– часть, которая может проводить электрический ток. Токопроводящая часть – проводящая часть электроустановки, находящаяся в процессе ее работы под рабочим напряжением, в то числе нулевой рабочий проводник (N) Открытая проводящая часть – доступная прикосновению проводящая часть электроустановки, нормально не находящаяся под напряжением, но которая может оказаться под напряжением при повреждении изоляции. Сторонняя проводящая часть – проводящая часть, не являющаяся частью электроустановки. Прямое прикосновение – электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением. Косвенное прикосновение – электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции. Защитное заземление – заземление, выполняемое в целях электробезопасности. Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного. Ожидаемое напряжение прикосновения – напряжение между одновременно доступными прикосновению проводящими частями, когда человек или животное их не касается. 1 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||