Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство высшего в среднего специального образования РСФСР
Новосибирский электротехнический институт
621.316 3-402
ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000 В
Методические указания к лабораторной работе № 16
для студентов IV-V курсов электроэнергетического и электротехнического факультетов (специальности0301, 0302, 0303t 03I4) всех форм обучения
Новосибирск 1979
УДК:621.316.99
Составил канд.техн.нayк, доц. В.П.Щербина
Рецензенты: канд.техн.наук, доц. Ю.И.Фадан,
канд. техн. наук, ст.препод. В.М.Кавешников
Работа подготовлена на кафедре охраны труда
Новосибирский электротехнический институт, 1979 г.
Ознакомиться с принципом действия защитного заземления в электроустановках 10 кВ и 11О кВ, со способами выравнивания потенци алов на поверхности земли и влиянием этой защитной меры на условия безопасности.
В электроустановках напряжением выше 1000 В заземление пред назначается для обеспечения безопасности людей и защиты от перенапряжений электроустановок при нормальных и аварийных режимах рабо ты. Следовательно, заземляющее устройство в таких электроустановках является одновременно защитным и рабочим.
При отсутствии заземления и пробое изоляции металлические части электроустановок и оборудования могут оказаться под напряжением, опасным для жизни человека, что может привести к смертельному по ражению электрическим током. Одной из мер защиты людей в этих слу чаях является заземление, то есть преднамеренное присоединение к земле при помощи заземляющего устройства, металлических нетоковедущих частей электрооборудования и электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции. Защитное заземление позволяет значительно снизить напряжение прикосновения и шага.
Величина допустимого с точки зрения безопасности напряжения прикосновения и шага зависит от условий окружающей среды, длитель ности соприкосновения с металлическими частями, могущими оказаться под напряжением, времени воздействия тока, рода тока, его частоте, сопротивления пути через тело человека и др.
В сетях с малыми токами замыкания на земле ( I500 А), где генераторы и трансформаторы работают с изолированной нейтралью иди нейтралью), заземленной через устройство компенсации ёмкостного тока замыкания на землю, безопасность персонала от поражения током при прикосновении к металлическим частям, оказавшимся под напряже нием, может быть достигнута путем выбора сопротивления заземления, при котором напряжение прикосновения будет находиться £ допусти мых пределах. В этом случае сопротивление заземляющего устройства определяется следующими выражениями [3] :
а) если заземляющее устройство используется только для электроустановки напряжением выше 1000 В:
Ом , но Ом (1)
б) если заземление используется одновременно для электроустановок напряжением выше 1000 В и дo 1000 В:
Ом (2)
В выражении (2)Ом, если мощность источника напряжения до 1000 В меньше или равна 100 кВА и Ом - при большей мощ ности источника.
В выражениях (I) и (2) 250 и 125 - допустимые напряжения корпуса электроустановки относительно земли, В.
В сетях с большими токами замыкания на землю (I3> 500 А), где нейтраль трансформаторов или генераторов заземлена наглухо, безо пасность должна быть обеспечена не только защитным заземлением, но и путем возможно быстрого автоматического отключения поврежденного участка. Такое отключение может быть выполнено либо релейной защитой, либо плавкими предохранителями. Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках с большими токами замыкания на зем лю должно быть не более 0,5 Ом с учетом естественного заземлителя, при этом сопротивление искусственного заземляющего устройства дол жно быть не более 1 Ом.
Для снижения напряжения прикосновения и шага на всей площа ди, занимаемой электроустановкой, кроме вертикальных заземлителей, на глубине 0,7-0,8 м закладывают стальные горизонтальные полосы. Возможный вариант заземляющего устройства показан на рис. 1.
Рис. 1. Контурное заземляющее устройство электроустановки напряжением выше 1000 В: а - вид на плане; б - сечение по А-А и график распределения потенциала на поверхности земли вдоль сече ния А-А
Размеры ячеек, составленных горизонтальными полосами, опре деляются требованиями к выравниванию потенциала на поверхности земли. В местах частого пребывания людей эти требования более жест ки, поэтому и размеры ячейки меньше, и наоборот. Напряжения прикос новения и шага за пределами площадки, на которой заложены горизонтальные полосы, как правило, значительно превышают допустимые значения. Поэтому в местах прохода людей и проезда транспорта устанавливается дополнительная система электродов, предназначенная для получения более плавного снижения потенциала земли в этих местах. Реальные значения напряжений прикосновений и шага могут быть определены путём непосредственного измерения. Для этого устраивают искусственное замыкание одного из фазных проводов на землю и, при меняя соответствующие защитные меры (диэлектрические боты, диэлектри ческие перчатки и т.д.), измеряют эти напряжения на всей территории, занимаемой электроустановкой, или только в местах наиболее частого нахождения обслуживающего персонала.
Измерение сопротивления заземляющих устройств и выборочная про верка их состояния на электрических станциях и подстанциях должны производиться через год после включения в эксплуатацию и в последу ющем - не реже одного раза в 6 лет. На участках заземляющих устройств, подверженных интенсивной коррозии, устанавливается более частая пе риодичность измерений.
Внеплановое измерение сопротивления заземляющих устройств дол жно производиться после их переустройства или капитального ремонта.
В выборочную проверку состояния заземляющих устройств входит, в частности, проверка состояния элементов заземляющего устройства, находящихся в земле, со вскрытием грунта. Усиленная коррозия заземляющих устройств, находящихся в земле, может явиться результатом блуждающих электрических токов, химических составов грунтов грун товых год; коррозия зависит, в частности, от химических загрязнений атмосферы и применения минеральных удобрений. Необходимость внепла новых измерений сопротивления заземляющих устройств после их пере устройства или капитального ремонта обусловливается тем, что переустройство или ремонт могут повлечь за собой изменения, так или ина че отражающиеся на величине сопротивления заземляющего устройства.
На заземляющее устройство электростанции или подстанции должен составляться паспорт, содержащий схему заземления, его основные тех нические данные и сведения о результатах проверки состояния заземля вшего устройства.
На рис.2 и лицевой панели лабораторного стенда представлены принципиальная электрическая схема установки и поперечное сечение площадки, на которой размещено заземляющее устройство.
Рис. 2. Схема лабораторной установки.
Обозначения на схеме: Р - разъединитель; MB - масляный выключатель; ТТ - трансформатор тока;
ЭП - электроприемник
Лабораторная установка позволяет моделировать однофазное замыкание на корпус электроустановки, измерять на модели напряжения при косновения, шага, выявить законы распределения потенциала на поверх ности земля в заданном направлении.
Имитация замыкания на корпус электроустановка производится выключателем Вэм.
Непосредственно на электроустановку напряжение подается с помощью выключателя МВ и разъединителя Р. Переключателем BI "Напряже ние электроустановки" можно имитировать на электроустановке напря жение 110 или 10 кВ. В зависимости от положения переключателя BI меняется и сопротивление заземляющего устройства.
Для измерения тока замыкания на землю и напряжений на стенде установлены амперметр, включенный постоянно в сеть через трансформа тор тока, и вольтметр, клеммы которого выведены на лицевую панель стенда. В процессе выполнения лабораторной работы переключатели из мерительных приборов должны находиться в положении, соответствующем напряжению электроустановки.
Вспомогательный заземлитель (клемма Rвсп ) находится за преде лами поля растекания токов заземляющего устройства, то есть рассто яние между заземляющим устройством и вспомогательным заземлителем больше 20 м.
Расстояние между точками земли, выведенными на гнезда стенда, равно средней длине шага (lш = 0,8 м )
1. Исследовать эффективность защитного заземления в электроуста новках напряжением 100 кВ:
а) измерить сопротивление заземляющего устройства;
б) построить кривую распределения потенциала на поверхности земли в зоне растекания тока;
в) построить кривую распределения шаговых напряжений.
2. Определить, можно ли использовать существующее защитное заземление одновременно для электроустановки напряжениям 10 кВ и электроустановки напряжением менее 1000 В.
Защитное заземление электроустановки напряжением 110 кВ
1. Измерить сопротивление заземляющего устройства, для чего:
а) подключить вольтметр к вспомогательному заземлителю и корпусу электроприемника;
б) искусственно создать однофазное замыкание на корпус;
в) подать напряжение на стенд, затем на электроустановку и измерить ток замыкания на землю (корпус) и напряжение на корпусе электроустановки относительно земли. Рассчитать значение сопротивле ния заземляющего устройства. Результаты измерений и расчета занести в табл. 1.
Таблица 1
|
IЗ, кА |
U, кВ |
RЗ , Ом |
2. Измерить потенциалы точек земли на территории, занимаемой заземляющим устройством, при однофазном замыкании на корпус. Для этого вольтметр присоединить одним выводом к вспомогательному заземлителю, а вторым выводом поочередно подключаться к точкам 1,2,…на поверхности "земли". Результаты измерений занести в табл. 2.
Таблица 2
|
№ точки земли |
I |
2 |
||
Построить кривую распределения потенциала на поверхности "земли". На графике показать расположение заземляющих электродов и выравнивающих полос.
3. Измерить значения шаговых напряжений на территории, зани маемой заземляющим устройством. Для этого вольтметр поочередно при соединять к точкам земли (гнездам) 1-2, 2-3 и т.д. Результаты из мерений занести в табл. 3.
Таблица 3
|
№ точки земли |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
5-6 - |
Построить кривую распределения шаговых напряжений. На графике показать расположение заземляющих электродов и выравнивающих полос.
4. Для двух случаев прикосновения человека к корпусу заземляемой электроустановки с поврежденной изоляцией (1 и 2) измерить на пряжение прикосновения. Результаты измерений занести в табл. 4.
Таблица 4
|
Uпр1, В |
Uпр2, В |
Снять напряжение со стенда.
Защитное заземление в электроустановках напряжением выше 1000 В с малыми точками замыкания на землю
Для выполнения этой части работы необходимо перевести выклю чатель BI в положение "Напряжение электроустановки 10 кВ". При этом меняется и основной параметр заземляющего устройства - сопротивление растеканию тока в земле.
Определить, можно ли данное заземляющее устройство использо вать в качестве защитного заземления одновременно для электроуста новок напряжением 10 кВ и электроустановок напряжением 380 В или же оно может быть использовано только для заземления электроустановок 10 кВ. Для этого:
1. Аналогично п.1 части 1 методических указаний измерить ток замыкания на землю и напряжение на корпусе электроустановки. Рас считать значение сопротивления заземляющего устройства. Результаты измерений и расчетов занести в табл.5.
Таблица 5
|
I3, A |
UK,B |
R3, Ом |
R3 по формуле: |
|
|
1 |
2 |
|||
2. Зная значение тока замыкания на землю (результат измерения пункта I части II), по формулам (I) в (2) рассчитать требуемое со гласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства.
Сделать вывод об области применения данного заземляющего уст ройства.
Содержание отчета
5. Сроки проверок состояния и периодичность измерений сопротивления заземляющих устройств.
Редактор И.Л.Кескевич Техн.редактор А.А.Короткова Корректор,А.Ф.Весяина
Подписано в печать 23 октября 1979 г. Формат 840x600 P/I6. Бумага оберточная. Тираж 500 экз. 0,75 усл.-печ.л. 0,5 уч.-изд.л. Изд.№ 697. Заказ № 368 Бесплатно.
Отпечатано на ротапринте Новосибирского электротехнического
института 630087, г.Новосибирск, пр.К.Маркса, 20