5. Содержание отчета

Наименование лабораторной работы.

Цель работы.

Описание схемы защитного заземления.

Порядок выполнения работы.

Таблицы с результатами.

Выводы.

6. Литература

1. Кузнецов К.Б., Мишарин А.С. Электробезопасность в электроустановках железнодорожного транспорта. Екатеринбург, 1998.

2. Правила устройства электроустановок, Москва, 2003

3. Межотраслевые правила при эксплуатации электроустановок ПОТРМ-016-2001, Москва, 2001

7. Контрольные вопросы

1. Принцип действия защитного заземления

2. Область применения защитного заземления

3. Как определяется нормированное значение сопротивления защитного заземления?

4. Как влияет величина сопротивления защитного заземления на опасность поражения электрическим током?

5. Роль сопротивления изоляции.

6. Как влияет состояние пробивного предохранителя на опасность поражения электрическим током.

7. С какой величины тока возникает неотпускающий эффект?

8. Область фибрилляционных токов?

9. 9. Требования предъявляемые к защитному заземлению?

Бойко Т.А.: Исследование эффективности защитного зануления. Методические указания к лабораторной работе. г. Ростов-на-Дону, 2003 г.

Лабораторная работа «Исследование эффективности защитного зануления» преследует цель:

1. Ознакомить студентов с устройством, принципом действия и областью применения защитного зануления.

2. Выяснить условия эффективности защитного зануления.

3. Пояснить роль повторного заземления нулевого провода.

4. Оценить опасность одновременного устройства в сети с глухозаземленной нейтралью защитного заземления и защитного зануления.

Содержание:

1. Устройство, принцип действия и область применения защитного зануления.

2. Требования, предъявляемые к защитному занулению.

3. Описание стенда для исследования защитногозануления.

4. Порядок выполнения работы.

5. Содержание отчета.

6. Литература.

7. Контрольные вопросы.

1. Устройство, принцип действия и область применения защитного зануления

Защитное зануление является основной защитой для сети с глухозаземленной нейтралью.

Защитное занулениеустраивается во всех случаях, если напряжение в электроустановке превышает 50 В переменного тока и 120 В постоянного тока.

В помещенияхс повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках выполнение защиты (прикосновении к корпусу) может потребоваться при более низких напряжениях, например 25В переменного тока или 60 В постоянного тока или 12В переменного тока или 30 В постоянного тока при наличии соответствующих глав ПУЭ.

При занулении, металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, соединяются с глухозаземленной нейтралью источника питания (рис. 1).

Такое соединение превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание и установка отключается автоматом или предохранителем.

Рис. 1. Принципиальная схема защитного зануления.

1. - Электроустановка; 2 – Предохранители или автоматы; 3 - Зануляющий проводник; 4 – рабочее заземление; 5 – Повторное заземление.

Наибольшее допустимое время для автоматического отключения в системе ТN при напряжении 220 В – 0,4 с, при 380 В – 0,2с.

Когда для отключения установки применяются предохранители с плавкими вставками основное условие безопасности имеет вид:

IккIпл,

где Iк – ток короткого замыкания;

к – коэффициент кратности тока короткого замыкания (принимается равным 3);

Iпл – ток плавкой вставки или номинальный ток предохранителя.

Для того, чтобы выбрать предохранитель необходимо знать номинальный ток, потребляемый установкой(это значение можно взять по паспорту оборудования или рассчитать, зная напряжение, мощность и коэффициент мощности). Так же необходимо учесть категорию потребителя. Для потребителей с равномерным потреблением нагрузки предохранитель выбирается по номинальному току, для потребителей с неравномерным потреблением нагрузки предохранитель выбирается по пусковому току с учетом коэффициента инерционности, который зависит от типа предохранителя и условий пуска (под нагрузкой или на холостом ходу).

При применении автоматических выключателей основное условие безопасности имеет вид:

Iк кIуст,

где к – коэффициент кратности тока короткого замыкания;

к = кз кр,

где кз – коэффициент запаса, принимается равным 1,1;

кр – коэффициент разброса, берется по паспортным данным, если их нет, то при номинальных токах более 100А, кр = 1,25, если номинальный ток менее 100А, кр = 1,4.

Iуст – ток уставки или ток срабатывания автоматического выключателя.

Для повышения безопасности в случае, если отключающие устройства не сработают, или произойдет обрыв нулевого провода устанавливается повторно заземление нулевого провода. В этом случае удается снизить опасность поражения током, но полностью обеспечить защиту не удается, что пояснено приведенными рис.2 и рис.3.

Рис.2 Обрыв нулевого провода: а) схема и диаграмма напряжений нулевого провода относительно земли при отсутствии повторного заземления (r  );

б) схема и потенциальная диаграмма при наличии повторного заземления (rо = rн).

Наличие повторного заземления нулевого провода rп снижает напряжение прикосновения Uпр за местом обрыва до величины:

Uпр = Iз* rп = U* rп/ rо + rп,

где rо – сопротивление заземления нейтрали трансформатора (рабочее заземление).

Еслиrо = rп, то напряжение до и после обрыва нулевого провода будет равно половине фазного напряжения (рис. 3б):

Uпр = U/2

Следует помнить, что повторное заземление нулевого провода только снижает опасность поражения, но не исключает ее. В сетях с линейным напряжением 380В напряжение прикосновения при замыкании на корпус может превышать допустимую величину, поэтому при эксплуатации зануляющего устройства нельзя допускать обрыва нулевого провода.

Повторным заземлением нулевого провода достигается так же снижение напряжения прикосновения в момент замыкания на корпус. Если, например, при отсутствии повторного заземления (рис. 3а) произойдет пробой изоляции, то

Рис. 3. Распределение потенциалов вдоль нулевого провода. а) при отсутствии повторного заземления; б) при наличии повторного заземления rо = rп.

корпус окажется по напряжением:

Uпр = Iк* rн = U* rн/ rн + rф,

где rн – сопротивление нулевого провода на участке аб, Ом;

rф – сопротивление фазного провода петли короткого замыкания, Ом;

Uпр – напряжение прикосновения при отсутствии повторного заземления нулевого провода, В.

При наличии повторного заземления rп появится дополнительный путь тока в земле (рис. 3б) Так как (rо + rп » rн), то дополнительный путь тока в земле не вызовет перераспределение напряжения на rн и rф. Поэтому величина тока, протекающего по дополнительному пути, определяется равенством:

Iз = Uп/ rо + rп = U* rн/ (rо + rп) (rн + rф).

Характер распределения потенциалов вдоль нулевого провода при наличии повторного заземления изменится и напряжение прикосновения уменьшится до величины Uпр:

Uпр = Iз* rп = U* rп* rн/(rо + rп) (rн + rф).

При равенстве сопротивления рабочего rо и повторного rп заземлений (rо = rп) напряжение прикосновения уменьшится в два раза:

Uпр = U * rн/ 2(rн + rф) = Uпр/2.