Оценка эффективности действия защитного заземления методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» Иваново 2005 (стр. 1 из 3)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический

университет имени В.И. Ленина»

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Иваново 2005

Составители: Л.В. Виноградова,

А.Г. Горбунов,

Ю.Ю. Рогожников

Редактор Г.В. Попов

Предназначены для выполнения лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности». Дан список контрольных вопросов.

Утверждены цикловой методической комиссией ИФФ.

Рецензент

кафедра безопасности жизнедеятельности ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина»

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Составители: ВИНОГРАДОВА Людмила Владимировна

ГОРБУНОВ Александр Геннадьевич

РОГОЖНИКОВ Юрий Юрьевич

Редактор С.М. Коткова

Лицензия №

Подписано в печать Формат

Печать плоская. Усл. печ. л. Тираж 200 экз. Заказ №

ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

153003, г.Иваново, ул.Рабфаковская, 34.

Отпечатано в РИО ИГЭУ.

Цель работы: оценить эффективность действия защитного заземления в электроустановках, питающихся от трехфазных трехпроводных сетей с изолированной нейтралью и трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ.

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением [1].

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Основное назначение этого вида защитных мер – устранение опасности поражения током в случае прикосновения человека к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением. Принцип действия защитного заземления в сетях с изолированной нейтралью заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, что достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземляющих устройств), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, до значений, близких к значению потенциала заземленного оборудования. Заземление применяется в сетях как выше, так и ниже 1000 В. В сетях выше 1 кВ защитное заземление обеспечивает срабатывание максимальной защиты, при этом в [1] рекомендуется предусматривать устройства автоматического поиска места замыкания на землю.

Защитное заземление следует отличать от рабочего заземления, которое необходимо для обеспечения работы электроустановки.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают использование естественных заземлителей – электропроводящих частей коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, находящихся в соприкосновении с землей. 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 и т.п.;

· металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;

· свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;

· металлические шпунты гидротехнических сооружений;

· заземлители опор отходящих от подстанций воздушных линий электропередач, соединенных с заземляющим устройством подстанции при помощи грозозащитных тросов линий; рельсовые пути неэлектрифицированных железных дорог при наличии перемычек между рельсами.

Естественные заземлители обладают, как правило, малым сопротивлением растеканию тока, и поэтому использование их для заземления дает весьма ощутимую экономию металла. Недостатками естественных заземлителей являются доступность некоторых из них неэлектротехническому персоналу и возможность нарушения непрерывности соединения протяженных заземлителей.

Если сопротивление естественных заземлителей не удовлетворяет требованиям [2], используются искусственные заземлители, т.е. заземлители, специально выполняемые для целей заземления. Искусственные заземлители выполняются в виде вертикальных и горизонтальных электродов. В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм, диаметром не менее 10 мм (обычно 50–60 мм) и угловая сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно размеры 40х50), длиной 2,5 – 3 м. Горизонтальные электроды выполняются из полосовой стали размером не менее 4х12 мм или стали круглого сечения диаметром не менее 6 мм. Заземлители прокладывают на глубине 0,7 – 0,8 м от поверхности земли. Горизонтальные и вертикальные заземлители соединяют между собой при помощи сварки.

Перед вводом заземляющих устройств в строй их испытывают – измеряют сопротивление растеканию тока, о чем должен свидетельствовать специальный протокол. В процессе эксплуатации сопротивление заземляющего устройства не остается постоянным, оно изменяется в зависимости от погодных условий и за счет коррозии заземлителей. Поэтому заземляющие устройства периодически подвергаются осмотрам и испытаниям. При этом время испытания выбирается таким образом, чтобы удельное сопротивление грунта в момент испытания было наибольшим (летом – во время наибольшего просыхания грунта, зимой – во время наибольшего промерзания).

Измерение сопротивления заземляющих устройств подстанций промышленных предприятий производится: после монтажа и капитального ремонта; в первый год эксплуатации; периодически не реже одного раза в 3 года. Измерение сопротивления заземляющих устройств цеховых электроустановок осуществляется не реже одного раза в год. Порядок проведения испытаний и результаты измерений оформляются протоколом. Если измеренные величины сопротивлений не отвечают требованиям [2], то проводят ревизию заземляющих устройств, устанавливают дополнительные заземлители.

ЯВЛЕНИЕ РАСТЕКАНИЯ ТОКА В ЗЕМЛЕ

В процессе эксплуатации электроустановок возможны случаи, когда по земле будет протекать ток. Протекание тока может быть преднамеренным (использование земли в качестве провода) или случайным (замыкание токоведущей части на заземленный корпус электроустановки, падение провода на землю). Стекание тока в землю сопровождается возникновением на заземлителе и поверхности земли вокруг него потенциалов. Возникающую при этом картину поля рассмотрим на примере одиночного полусферического заземлителя на поверхности земли (рис.1).

Приращение потенциала на элементарном слое полусферических поверхностей вокруг заземлителя (считаем грунт однородным)

Тогда приращение потенциала на элементарном слое можно записать

Интегрируя по Х, в пределах от Х до ∞, получаем выражение, характеризующее поле растекания потенциала в земле:

Таким образом, потенциал на поверхности земли вокруг заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от своего максимального значения непосредственно на заземлителе

до нуля по мере удаления от заземлителя. Теоретически поле растекания простирается до бесконечности, однако для одиночного заземлителя уже на расстоянии около 20 м площадь слоя земли настолько велика, что плотность тока здесь практически равна нулю. Поэтому потенциал в точках, удаленных на 20 м и более от заземлителей, можно принимать равным нулю.

Проведенный анализ показывает, что грунт в поле растекания ведет себя как обычное сопротивление, уменьшая потенциал от некоторого значения в месте ввода тока в землю до нуля.

Сопротивлением заземляющего устройства, или сопротивлением растеканию тока данного заземлителя, называется сопротивление грунта поля растекания, создаваемого проводящим элементом, с которого в землю стекает ток.

Специальный анализ, выходящий за рамки настоящей работы, показывает, что величина сопротивления этой области грунта зависит от формы, количества и расположения элементов, создающих поле растекания, и удельного сопротивления земли.

В нашем случае сопротивление растеканию тока полусферического заземлителя можно определить как