2. Требования, предъявляемые к защитному занулению

Для обеспечения надежной работы защитного зануления необходимо выполнить следующие требования:

• сопротивление цепи фаза – ноль (сопротивление участка, по которому протекает ток короткого замыкания)

Zп*ф-н ≤ Zрасч =U/Iк =U/кIпл,

Где Zрасч – расчетное значение сопротивления цепи фаза – ноль;

U – напряжение сети;

Iк – ток короткого замыкания;

• отключающие устройства (предохранители или автоматы) должны рассчитываться и выбираться по ГОСТУ;

• необходимо повторное заземление нулевого провода, которое устанавливается через каждые 200 м, при вводе линии в здание, на концах ответвлений при их длине более 200 м. Значение общего сопротивления для сетей напряжением 380/220В не должно превышать 10 Ом, каждое одиночное не должно превышать 30 Ом;

• при удельном сопротивлении земли ρ >100 ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01 ρ, но не более десятикратного.

• сопротивление изоляции

rиз  0,5 МОм для участка сети.

3. Описание стенда для исследования защитного зануления

Вертикальная панель стенда (рис. 4) позволяет исследовать влияние сопротивления петли фаза – нуль Zп и сопротивления повторного заземления нулевого провода rп на опасность поражения током при нарушении изоляции и прикосновении человека к корпусу электродвигателя.

На вертикальной панели смонтирована трехфазная сеть напряжением 380В с глухозаземленной нейтралью. К этой сети подключены электродвигатели 6 и 11. Корпус электродвигателя 6 заземлен, а корпус электродвигателя 11 занулен.

В цепи питания электродвигателя 11 установлен автоматический выключатель 12. Ток срабатывания выключателя 12 выбран равным трем номинальным токам плавкой вставки предохранителя электродвигателя 11:

(Р = 2,5; U = 380; cosφ = 0,95)

В петле фаза – нуль установлены тумблер 14, переключатель 15 и амперметр 16. Переключатель 15 позволяет изменять сопротивление петли фаза – нуль в пределах 3; 12 Ом. Тумблером 14 осуществляется обрыв нулевого провода, а амперметром 16 измеряется ток короткого замыкания в цепи фаза – нуль.

При нарушении изоляции электродвигателя 11 и возникновении однофазного короткого замыкания автоматический выключатель 12 отключает электродвигатель 11 от сети только при Zп < 3 Ом. При Zп > 3 Ом автомат не сработает и поэтому корпус электродвигателя 11 при пробое изоляции будет находиться под напряжением.

Нулевой провод имеет повторное заземление rп. Величину сопротивления rп с помощью переключателя 17 можно регулировать в пределах 4;10 и  Ом.

Пробой изоляции и переход напряжения на корпус электродвигателя 6 и 11 производится тумблерами 7 и 13. Прикосновение человека к корпусу электродвигателя 11 осуществляется тумблером 10. Напряжение прикосновения измеряется вольтметром 9. Вольтметр 8 контролирует напряжение сети.

Сеть питания заземленного электродвигателя 6 выполнена пунктиром с цель подчеркнуть недопустимость устройства защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью. При таком грубом нарушении Правил устройств электроустановок пробой изоляции на заземленный электродвигатель обусловит протекание тока Iз:

Iз = U/ rо + rз

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

На корпусах зануленного оборудования при этом появится напряжение

Uо = Iз * rо = U * rо/ rо + rз

При rо = rз = 4 Ом и фазном напряжении U = 220В напряжение на корпусах зануленного оборудования будет равно:

Uо = U/2 = 220/ 2 = 110В,

а при rо > rз напряжение на корпусах может достигнуть величины фазного Uо ≈ U = 220В. Прикосновение к корпусам зануленного оборудования в этом аварийном режиме опасно.

Наличие на панели стенда заземленного электродвигателя 6 позволяет наглядно показать студентам опасность прикосновения к корпусу зануленного электродвигателя 11 при нарушении изоляции только у заземленного электродвигателя 6. Для этой цели достаточно тумблером 7 произвести замыкание на корпус электродвигателя 6, тумблером 10 осуществить прикосновение к корпусу электродвигателя 11 и вольтметром 9 намерить напряжение прикосновения.

3. Порядок выполнения работы

1. Определить допустимое сопротивление петли фаза – нуль

Zп*ф-н = U /Iк = 220/ 3 *10 = 7,3 Ом.

2. Определить величину напряжения прикосновения при различных сопротивлениях петли фаза – нуль.

На вертикальной панели (рис. 8) переключателем 15 установить Zп = 3 Ом, тумблером 13 осуществить пробой изоляции электродвигателя 11 и убедиться в срабатывании автомата 12. Затем переключателями 15 и 17 установить Zп = 12 Ом, Zп =  и снова тумблером 13 произвести пробой изоляции электродвигателя 11. При этом аварийном режиме тумблером 10 осуществить прикосновение человека к корпусу электродвигателя 11 и вольтметром 9 измерить напряжение. Результаты измерений занести в таблицу 5.

Таблица 1 - Величины напряжений прикосновения при различных сопротивлениях петли фаза - нуль

Мощность эл.двигателя, кВт	Сопротивление цепи фаза - нуль		Ток срабатывания автоматов Iср, А	Ток в цепи фаза – нуль Iк, А	Время срабатывания, с	Напряжение прикосновения, Uпр, В
	Расчетное Z, Ом	Фактическое Zп, Ом
1	2	3	4	5	6	7
2,5 2,5	7,33 7,33	3 12	30 30

По результатам измерений оценить опасность завышения сопротивления петли фаза – нуль.

3. Определить величину напряжения прикосновения при отсутствии повторного заземления и обрыве нулевого провода.

Переключателями 15 и 17 установить Zп = 3 Ом; rп = 4 Ом, затем при оборванном нулевом проводе (тумблер 14 выключить) осуществить пробой изоляции электродвигателя 11(включить тумблер 13) и вольтметром 9 измерить напряжение прикосновения Uпр (включить тумблер 10).

Аналогичные измерения напряжения прикосновения произвести при rп= 10 Ом иrп=. Результаты измерений занести в таблицу 6.

Таблица 2 - Величины напряжений прикосновения при различных сопротивлениях повторного заземления

Zп, Ом	rп, Ом	Uпр, В
  	4 10 

По результатам измерений оценить опасность обрывов нулевого провода и повторного заземления нулевого провода.

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

Для оценки опасности одновременного устройства в сети с глухозаземленной нейтралью защитного заземления и защитного зануления необходимо на вертикальной панели (см. рис. 8) переключателями 15 и 17 установить Zп = 3 Ом; rп = 4 Ом. Затем тумблером 7 осуществить пробой изоляции на корпус заземленного электродвигателя 6 и вольтметром 9 измерить напряжение прикосновения на зануленном электродвигателе 11 (включить тумблер 10).

По результатам измерений оценить опасность устройства в сети с глухозаземленной нейтралью защитного заземления.

3. Содержание отчета.

В тетради для лабораторных работ представить отчет, в котором должны быть указанны:

• наименование лабораторной работы;

• цель работы;

• описание схемы защитного зануления;

• порядок выполнения работы;

• таблицы с результатами замеров;

• вывод.

Отчет должен быть сдан преподавателю к концу занятия.

3. Литература.

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

2. Правила устройства электроустановок, Москва, 2003 год;

3. Межотраслевые правила при эксплуатации электроустановок «ПОТ РМ – 016 – 2001», Москва, 2001 год;

4. Михайличенко Н.Г. Методические указания к лабораторной работе «Исследование зануления».