Безопасность жизнедеятельности и Производственная санитария и гигиена труда Под редакцией

Работа добавлена на сайт samzan.net:

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И. М. ГУБКИНА

Кафедра промышленной безопасности и охраны окружающей среды

Волохина А. Т., Коробов А. В. Гуськов М.А., Сайгина Ю.Н.

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Методические указания

по выполнению лабораторной работы по дисциплинам

«Безопасность жизнедеятельности» и

«Производственная санитария и гигиена труда»

Под редакцией Глебовой Е. В.

Москва

2013

Волохина А. Т., Коробов А. В. Гуськов М.А., Сайгина Ю.Н. Защитное заземление электроустановок. Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Безопасность жизнедеятельности» и «Производственная санитария и гигиена труда». Под редакцией Глебовой Е. В. – М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2013 – 33с.

Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Безопасность жизнедеятельности» и «Производственная санитария и гигиена труда» содержат: общие сведения о мерах и технических устройствах обеспечения безопасности электроустановок, факторы, влияющие на исход поражения электрическим током, порядок расчета системы защитного заземления.

Предназначены для студентов всех специальностей.

Рецензенты:

Глебова Е. В. д.т.н., профессор кафедры «Промышленная безопасность и охрана окружающей среды» РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина

РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы:

Изучить влияние электрического тока на человека
Изучить принцип действия и устройство системы защитного заземления в различных сетях, применяемых в промышленности.
Ознакомиться с расчетом системы защитного заземления.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы

Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством.

Защитным заземлением называется заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.

Рабочим заземлением называется заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки, необходимое для обеспечения работы электроустановки.

Замыканием на землю называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или непосредственно с землей.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей.

Искусственным заземлителем называется заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.

Естественным заземлителем называются находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления.

Магистралью заземления называется соответственно заземляющий или нулевой защитный проводник с двумя или более ответвлениями.

Заземляющим проводником называется проводник, соединяющий заземляемые части с заземлителем.

Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.

Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.

Совмещенным нулевым защитным и нулевым рабочим проводником (PEN) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, сочетающий функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Опасность поражения током и тяжесть поражения, прежде всего, зависят от номинального напряжения. По напряжению различают электроустановки напряжением до 1000 В и электроустановки напряжением свыше 1000 В. Различают электроустановки с большими токами замыкания на землю, в которых ток однополюсного глухого замыкания на землю превышает 500 А, и электроустановки с малыми токами замыкания на землю, в которых ток однополюсного глухого замыкания на землю равное или менее 500 А.

Ток замыкания на землю зависит от ряда параметров и, прежде всего, от режима работы нейтрали источника питания. Основное число электротравм на объектах нефтяной и газовой промышленность происходит при обслуживании распределительных устройств, воздушных кабельных линий, электропроводки, коммутационной аппаратуры, электросварочных установок. Чаще других г работников травмируются машинисты передвижных агрегатов, автокранов, механики, дизелисты буровых установок, сварщики

ВИДЫ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Действие электрического тока на живую ткань в отличие от действия других материальных факторов (пара, химических веществ, излучения и т. п.) носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и механическое (динамическое) действия, являющиеся обычными физико-химическими процессами, присущими как живой, так и неживой материи; одновременно электрический ток оказывает биологическое действие, которое является специфическим процессом, свойственным лишь живой ткани.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными нарушениями ее физико-химического состава.

Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма, в том числе мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани и т. д., в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэнергетических процессов, протекающих в нормально функционирующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Электрический ток, проходя через организм, раздражает живые ткани, вызывая в них ответную реакцию - возбуждение, являющееся одним из основных физиологических процессов и характеризующееся тем, что живые образования переходят из состояния относительного физиологического покоя в состояние специфической для них деятельности.

Так, если электрический ток проходит непосредственно через мышечную ткань, то возбуждение, обусловленное раздражающим действием тока, проявляется в виде непроизвольного сокращения мышц. Это так называемое прямое, или непосредственное, раздражающее действие тока на ткани, по которым он проходит. На рисунке 1 представлены виды поражения электрическим током.

Рисунок 1. Виды поражения электрическим током

ПОРАЖЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Электроустановками называются установки, предназначенные для производства, преобразования, распределения энергии, а также потребления электроэнергии. В различных электроустановках неодинакова опасность поражения током, поскольку параметры электроэнергии, условия эксплуатации электрооборудования и характер среды помещений, в которых оно установлено, разнообразны.

При эксплуатации ЭУ возможно поражение человека непосредственно током, протекающим через его тело, электрической дугой, статическим или атмосферным электричеством, емкостным зарядом; при этом возможны заболевания от неблагоприятного воздействия на организм электростатического и электромагнитного полей.

Поражение человека током происходит в том случае, когда он становится элементом цепи поражающего тока. Рассмотрим включение человека в цепь тока на примере прикосновения его к корпусу заземленной ЭУ в случае замыкания фазы сети на корпус ЭУ (рис. 10).

Рисунок 10. Схема включения человека в цепь поражающего тока:

R1, R2. С1,. С2 — сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли; Iз — ток замыкания на землю; Iч — ток проходящий через тело человека; I∑ - общий ток в электрической цепи поражающего тока (I∑ = Iз+Iч); Rч - сопротивление тела человека

В данном случае поражающим током является ток, протекающий через тело человека (Iч), а цепь поражающего тока составляют: источник - провод 2 - предохранитель F - корпус ЭУ - тело человека - обувь человека и, возможно, применяемые им средства защиты - пол - сопротивление изоляции и емкость R1 и С1 - провод 1 - источник.

Человек может оказаться под действием поражающего тока в случаях одно- или двухфазного (двухпроводного) прикосновения к неизолированным ТВЧ ЭУ (рис. 11), при попадании под напряжение шага в зоне замыкания тока на землю, при приближении к ТВЧ напряжением выше 1 кВ на недопустимо близкое расстояние, что приводит к возникновению электрической дуги между ТВЧ и человеком. При коротком замыкании в ЭУ человек может получить травму от факторов, вызываемых самой дугой, не включаясь в цепь поражающего тока (воздействие ультрафиолетового излучения и частичек расплавленного металла).

Рисунок 11 Варианты включения человека в цепь поражения электрическим током.

Двухфазное (двухпроводное для однофазной сети) прикосновение человека к ТВЧ наиболее опасно, так как в этом случае в цепи поражающего тока (см. случаи 1 и 2 на рис. 11), кроме тела человека и обладающих очень малым сопротивлением ТВЧ сети, нет других сопротивлений, а значит, практически все напряжение сети падает на тело человека и тогда:

где Uф — фазное напряжение сети;

Uл — линейное напряжение сети (Uл = Uф∙);

Rч — сопротивление тела человека.

В случае 3, показанном на рис. 11, опасность поражения меньше, чем в двух первых, потому что последовательно с человеком в цепь поражающего тока включены сопротивления обуви, средств защиты, пола и изоляции фаз относительно земли.

Для обеспечения ЭБ при эксплуатации ЭУ необходимо учитывать эти внешние условия при проектировании и монтаже ЭУ.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна применяться, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: защитное заземление, защитное зануление, защитное отключение, использование электрического разделения сетей (разделяющих трансформаторов), изолирующих площадок, малого напряжения, двойной изоляции, выравнивания потенциалов, применение электрозащитных средств и др.

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением следующих мероприятий:

соблюдением соответствующих расстояний до ТВЧ или путем закрытия ограждения ТВЧ;
применением блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к ТВЧ;
применением предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;
применением устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;
использованием средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в ЭУ, где их напряженность превышает допустимые нормы.

На рис. 12 представлена общая классификация технических средств и способов защиты от поражения электрическим током, применяемых в ЭУ напряжением до и выше 1 кВ.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ ИА ИСХОД ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Тело человека является проводником электрического тока. Однако проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, протекающими лишь в живой материи.

В живой ткани нет свободных электронов, и поэтому она не может быть уподоблена металлическому проводнику, электрический ток в котором представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65 %). Поэтому живую ткань можно рассматривать как электролит, т. е. раствор, разлагающийся химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Иными словами, можно полагать, что перенос электрических зарядов в живой ткани осуществляется не свободными электронами, как в металлических проводниках, а заряженными атомами или группами атомов — ионами, подобно тому, как это происходит в электролитах.

На рисунке 2 представлены факторы, влияющие на исход поражения электрическим током.

Рисунок 2. Классификация факторов, влияющих на исход поражения человека электрическим током

Остановимся более подробно на параметрах цепи поражения. Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.

Величина электрического тока через человека зависит от напряжения прикосновения и электрического сопротивления тела человека. Сопротивление тела человека – непостоянная величина, зависящая от множества факторов. Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг — малое. Обычно при переменном токе промышленной частоты учитывают лишь активное сопротивление тела человека, равное 1000 Ом, и принимают его за расчетную величину.

В зависимости от величины электрического тока, его воздействие на организм человека сильно отличается, данная зависимость представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика физиологического воздействия тока в зависимости от его величины

Ток, мА	Характер воздействия
Переменный ток частотой 50-60 Гц	Постоянный ток
0,6-1,5	Начало ощущения, легкое дрожание рук	Не ощущается
2-3	Сильное дрожание рук	Не ощущается
5-7	Судороги в руках	Зуд, ощущение нагрева
8-10	Руки с трудом, но можно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук	Усиление ощущения нагрева
20-25	Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, затрудняется дыхание	Еще большее усиление ощущения нагрева. Незначительные сокращения мышц рук
50-80	Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца	Сильное ощущение нагрева. Сокращения мышц рук, судорога. Затруднение дыхания
90-100	Паралич дыхания. При длительности 3 с и более — паралич сердца, трепетание желудочков	Паралич дыхания
3000 и более	Паралич дыхания и сердца при воздействии дольше 0,1 с. Разрушение тканей тела теплом тока	Паралич дыхания и сердца, трепетание желудочков
Примечание. Для постоянного тока пороговое значение неотпускающего тока составляет 50-80 мА.

Условно различают три степени воздействия электрического тока на организм человека и три его пороговых значения: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимый ток — это такой ток, который вызывает при прохождении через человека ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного тока частотой 50 Гц значением 0,5-1,5 мА и постоянного тока значением 5-7 мА.

Это воздействие ограничивается при переменном токе слабым зудом и легким покалыванием, а при постоянном токе — ощущением нагрева кожи на участке, касающемся ТВЧ. Указанные значения тока являются граничными (пороговыми), с которых начинается область ощутимого воздействия.

Неотпускающий ток – это такой ток, который вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Пороговым неотпускающим током называют наименьшее значение неотпускающего тока. Для переменного тока частотой 50 Гц оно составляет 10-15 мА. При этих значениях тока человек чувствует непереносимую боль, а судороги мышц руки оказываются настолько сильными, что он не в состоянии их преодолеть, т. е. не может разжать руку, в которой зажата ТВЧ.

Фибрилляционный ток — это такой ток, который при прохождении через тело человека вызывает фибрилляцию сердца.

Фибрилляция (fibrillatio) — быстрое хаотическое сокращение многих отдельных мышечных волокон сердца, в результате которого сердце теряет способность к эффективным и синхронным сокращениям. Пораженный участок сердца после этого перестает нагнетать кровь. Фибрилляция может возникнуть независимо в предсердиях или желудочках сердца. Фибрилляция предсердий (atrial fibrillation) является типичной разновидностью аритмии; проявляется учащенным и неритмичным пульсом и сердцебиением. При фибрилляции желудочков (ventricular fibrillation) сердце перестает сокращаться. Чаще всего причиной такой фибрилляции является инфаркт миокарда.

Пороговым фибрилляционным током называют наименьшее значение фибрилляционного тока. Для переменного тока частотой 50 Гц фибрилляционным является ток от 100 мА до 5 А, пороговым — 100 мА. Для постоянного тока пороговым фибрилляционным током считается ток 300 мА, верхним пределом — 5 А. Следует подчеркнуть, что эти данные справедливы при условии длительного прохождения тока через человека (не менее 2-3 с) по пути рука — рука или рука — ноги.

Много зависит и от того какой будет путь прохождения электрического тока, наиболее часто встречаются следующие 15 путей, представленных на рисунке 3.

Рисунок 3. Характерные пути тока в теле человека (петли тока)

Исследования показали, что наиболее опасными путями являются те, которые затрагивают жизненно-важные органы (такие как сердце, легкие, головной и спинной мозг), в случае, если током не будут затронуты жизненно важные органы, то реакция организма может быть чисто рефлекторной.

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Выделяют различные схемы заземления.

Система IT

Электрическая сеть системы IT не имеет непосредственной связи ТВЧ с землей, а открытые проводящие части ЭУ заземлены. Первая буква I означает, что токоведущие проводники (части) сети изолированы от земли, т. е. отделены воздушным промежутком (см. рис. 4) или устройством с сопротивлением на несколько порядков большим, чем R0.

Рисунок 4. Электрическая сеть с системой заземления IT, где:

1 — ОПЧ (корпуса ЭУ);

2 — заземление корпусов электроустановки (защитное заземление);.

Система ТТ

Электрическая сеть системы ТТ имеет точку, непосредственно связанную с землей, а ОПЧ (корпуса ЭУ) заземлены посредством защитного заземления R3, электрически не связанного с рабочим заземлением нейтрали R0 (рис. 5).

Рисунок 5. Электрическая сеть с системой заземления ТТ, где:

1 — рабочее заземление источника питания;

2 — ОПЧ (корпуса ЭУ);

3 — заземление корпуса электроустановки (защитное заземление)

Первая буква характеризует связь с землей токоведущих проводников:

I (isolate — изолированный) показывает, что токоведущие проводники изолированы от земли;
Т (terra — земля) показывает, что токоведущие проводники хотя бы одной точкой связаны с землей (заземленные сети).

Вторая буква характеризует связь с землей ОПЧ и СПЧ:

Т показывает, что ОПЧ и СПЧ связаны с землей (заземлены).

При прикосновении человек к металлическим нетоковедущим частям электроустановки при замыкании на корпус ток замыкания Iз будет распределен между заземляющим устройством и человеком обратно пропорционально величине их сопротивления. Поскольку сопротивление тела человека Rч при расчетах принимают равным 1000 Ом, что значительно больше нормативных величин Rз, то и величина тока замыкания, проходящего через человека Iзч, будет гораздо меньше величины тока замыкания, проходящего через заземляющее устройство Iзз. Соотношение между Rч и Rз выбраны с учетом, чтобы в любом случае величина Iчз не превышала допустимых для человека значений тока.

Рис. 12. Общая классификация технических средств и способов защиты от поражения электрическим током, применяемых в ЭУ напряжением до и выше 1 кВ

Порядок проведения эксперимента

«Исследование поражения электрическим током при работе с электроинструментом»

Проверить исходное положение органов управления стенда. Включить стенд автоматом QF1 «Сеть». Установить тумблер SA5 в нижнее положение «Инструмент без двойной изоляции (рабочая изоляция)», SA6 - вниз «Инструмент без заземляющего провода», SA20 - вниз «УЗО откл.».

Включить УЗО QF2, включить клавишный выключатель SA3. Включить выключатель SA4 «ПРОБОЙ». На индикаторах отобразится ток через тело человека при пробое на корпус и напряжение соприкосновения. Зафиксировать показания приборов.

Переключить тумблер SA5 вверх «Инструмент с двойной изоляцией» - зафиксировать показания приборов. Обратить внимание на влияние наличия двойной изоляции на степень опасности поражения электрическим током при пробое изоляции.

Отключить выключатель SA4 «ПРОБОЙ». Вернуть тумблер SA5 вниз «Инструмент без двойной изоляции (рабочая изоляция)». Включить тумблер SA6 вверх «Инструмент с заземляющим проводом». Включить тумблер SA4 «ПРОБОЙ» - зафиксировать отсутствие срабатывания УЗО QF2 и значительное уменьшение напряжения соприкосновения и тока.

Отключить выключатель SA4 «ПРОБОЙ». Включить выключатель SA20 вверх «УЗО вкл.». Тумблер SA6 оставить вверху «Инструмент с заземляющим проводом». Включить тумблер SA4 «ПРОБОЙ» - зафиксировать срабатывание УЗО QF2. Отметить влияние наличия заземляющего проводника на степень опасности поражения электрическим током при пробое изоляции и роль УЗО в случае пробоя на корпус при наличии заземляющего проводника.

Таблица 3. Зависимость величины поражающего тока и напряжения от способа защиты.

	Пробой	Пробой при наличии двойной изоляции	Пробой при наличии заземляющего провода
Напряжение
Ток

«Исследование тока, проходящего через тело человека при различных вариантах соприкосновения с токоведущими проводниками и заземленным оборудованием»

Проверить исходное положение органов управления стенда. Включить стенд автоматом QF1 «Сеть». Соединить перемычкой нейтраль трансформатора с контуром заземления - схема с глухозаземленной нейтралью. Включить УЗО QF2. Включить красный клавишный выключатель «Вкл.~220В», Установить тумблер SA11 вверх «Контакт с фазой». Изменяя величину сопротивления пола и обуви галетными переключателями SA16, SA17 зафиксировать показания индикаторов для случая контакта с токоведущим проводником, где ток протекает через тело человека в землю. При максимальном значении тока и напряжения в теле человека (SA16,SA17-b положении 1к) вынуть перемычку - схема с изолированной нейтралью. Зафиксировать показания. Далее меняя величину емкости и сопротивления изоляции ЛЭП относительно земли снять показания приборов V3 и A3. Сделать вывод о влиянии схемы включения нейтрали. Занести в таблицу максимальные из полученных значений.

Вернуть перемычку в первоначальное положение - схема с глухозаземленной нейтралью. Включить зеленый круглый клавишный выключатель. Установить тумблер SA10 в нижнее положение «Контакт заземленным оборудованием» и повторить измерения при различных сопротивлениях пола и обуви. Убедиться в увеличении тока и напряжения и независимости поражающего тока от величин сопротивления пола и обуви.

Установить тумблер SA10 в верхнее положение «Контакт с фазой» и повторить измерения при различных сопротивлениях пола и обуви. Убедиться в еще большем увеличении тока и напряжения и независимости поражающего тока от величин сопротивления пола и обуви. Сделать выводы об опасности одновременного контакта с различными фазными проводами и фазным проводом и заземленными корпусами оборудования.

Таблица 4. Зависимость величины поражающего тока и напряжения от режима работы нейтрали и варианта контакта.

Глухозаземленная нейтраль трансформатора

Изолированная нейтраль трансформатора

Контакт с фазой

Контакт с фазой и заземленным оборудованием

Контакт типа «Фаза-Фаза»

Контакт с фазой

Контакт с фазой и заземленным оборудованием

Контакт типа «Фаза-Фаза»

Напряжение

Ток

«Исследование тока, проходящего через тело человека при соприкосновении с корпусом заземленного оборудования, при замыкании фазы на его корпус»

Проверить исходное положение органов управления стенда. Включить стенд автоматом QF1 «Сеть».

При положении SA12 в положении «100 Ом» изменяя сопротивление пола и обуви в сторону увеличения убедиться в уменьшении тока и напряжения, воздействующих на человека. Вернуть SA16, SA17 в положение «1к».

Удалить перемычку - схема с изолированной нейтралью. Отметить изменение показаний приборов V3 и A3, изменяя поочередно сопротивление и емкости ЛЭП галетными переключателями зафиксировать показаний приборов V3 и A3. Сделать выводы о влиянии величины сопротивления изоляции и емкости ЛЭП относительно земли на степень опасности поражения электрическим током.

«Исследование тока замыкания заземленного оборудования, при замыкании фазы на его корпус»

Проверить исходное положение органов управления стенда. Включить стенд автоматом QF1 «Сеть».

Соединить перемычкой нейтраль трансформатора с контуром заземления - схема с глухозаземленной нейтралью. Установить тумблер SA11 вниз «Контакт с корпусом оборудования». Включить УЗО QF2. Включить автомат QF3. Установить переключатель SA12 в положение «4 Ом». Включить тумблер SA14 вверх «Замыкание на корпус». Зафиксировать показания прибора А4. При положении SA12 «4 Ом» отметить срабатывание автомата QF3 через непродолжительное время. Изменяя сопротивление заземления галетным переключателем SA12 зафиксировать показания прибора А4 и отметить увеличение времени срабатывания автомата QF3. Сделать выводы о влиянии величины сопротивления заземления на ток замыкания и работу аппаратов защиты. После срабатывания автомата QF3 отключать тумблер SA14«Замыкание на корпус», делать паузу на 1-2мин перед повторным включением, а затем включать автомат и далее тумблер SA14.

Повторить опыты при дополнительно установленной перемычке, соединяющей корпус оборудования с контуром заземления "N1" для различных положений SA12 и зафиксировать показания прибора А4. После срабатывания автомата QF3 отключать тумблер SА14 «Замыкание на корпус», делать паузу на 1-2мин перед повторным включением, а затем включать автомат и далее тумблер SA14.

«Исследование явления «шагового напряжения» при замыкании фазы ЛЭП на землю»

Проверить исходное положение органов управления стенда. Включить стенд автоматом QF1 «Сеть».

Установить тумблер SA11 вниз «Контакт с корпусом оборудования». Включить УЗО QF2. Установить переключатель SA18 в положение «О», а переключатель SA19 в положение «20». Включить тумблер SA15 вверх «Замыкание ЛЭП на землю». Зафиксировать показания прибора V4. Изменяя расстояние от точки замыкания ЛЭП на землю до шагающего человека галетным переключателем SA18 и сопротивление грунта галетным переключателем SA19 зафиксировать показания прибора V4. Данные занести в таблицу. Сделать выводы о влиянии величины шагового напряжения от расстояния до места замыкания и сопротивления грунта.

Таблица 5. Зависимость величины шагового напряжения от расстояния и сопротивления грунта

Расстояние	Сопротивление грунта	Величина шагового напряжения

Расчет системы защитного заземления

Целью расчета заземления является определение числа и размеров вертикальных заземлителей, размеров горизонтальной соединительной полосы и размещение заземлителей, исходя из регламентированных значений допустимого сопротивления заземления R3 . Порядок расчета следующий:

- определяется по ПУЭ норма на сопротивление заземления R3 в зависимости от напряжения заземляемой электроустановки и режима нейтрали;

- вычисляется удельное сопротивление грунта ρ с учетом коэффициента сезонности kс таблица 6, характеризующего климатическую зону и состояние грунта,

где удельное сопротивление грунта, полученное измерением или из справочной литературы таблица 7;

Таблица 6. Коэффициент сезонности, в зависимости от климатической зоны.

Климатические зоны

I	II	III	IV
kс стержневых электродов (l = 2-3 м, глубина заземления 0,5-0,8 м)	1,8-2	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
kc протяженных электродов (глубина заземления 0,8 м)	4,5-7,0	3,5-4,5	2,0-2,5	1,5-2,0
kc при длине стержней 5 м и глубине заземления 0,7-0,8 м	1,35	1,25	1,15	1,1

Таблица 7. Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды ρ, Ом∙м

Грунт и вода

Возможные пределы колебаний р

Глина

Суглинок

Песок

Супесок

Торф

Чернозем

Садовая земля

Каменистый грунт

Скалистый грунт

Вода:

морская

речная

прудовая

грунтовая

в ручьях

8-70

40-150

400-700

150-400

10-30

9-53

30-60

500-800

103-107

0,2-1

10-100

40-50

20-70

10-60

- выбираются размеры (длина l, диаметр dc) и глубина заложения Н0 вертикальных заземлителей;

- по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с одного вертикального заземлителя Rед. При глубине заложения Н0=0 расчет Rед ведется по схеме №1 и соответствующей ей формуле. При Н0≠0 расчет Rед ведется по схеме №2 и соответствующей ей формуле, причем расстояние от поверхности земли до середины заземлителя Н

где l - длина заземлителя;

Таблица 8. Формулы для расчета сопротивления растеканию тока с вертикального заземлителя.

№ п/п	Тип заземлителя	Схема	Формула
1	Стержневой у поверхности грунта
2	Стержневой в грунте
3	Протяженный круглого сечения на поверхности грунта
4	Протяженный круглого сечения в грунте
5	Протяженный полосовой на поверхности грунта
6	Протяженный полосовой в грунте

- сравнивается значение Rод с Rз если, Rод≤Rз то расчет заканчивается; если Rод>Rз, вычисляется необходимое число заземлителей

Rз принимается равным 2, 4, 8 для электроустановок напряжением 660, 380 и 220 В соответственно.

- выбирается отношение расстояния между заземлителями к их длине и по таблице 9 определяется значение коэффициента использования вертикальных стержней ηв при расположении электродов в ряд и по таблице 10, при расположении электродов по контуру;

Таблица 9. Коэффициенты использования вертикальных заземлителей из труб, уголков или стержней, размещенных в ряд

Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв	Число электродов n	ηв
1	2 3 5 10 15 20	0,84 - 0,87 0,76 - 0,80 0,67 - 0,72 0,56 - 0,62 0,51 - 0,56 0,47 - 0,50
2	2 3 5 10 15 20	0,50 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,72 - 0,77 0,66 - 0,73 0,65 - 0,70
3	2 3 5 10 15 20	0,93 - 0,95 0,90 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,76 - 0,80 0,74 - 0,79

Таблица 10. Коэффициенты использования вертикальных залемлителей из труб, уголков или стержней, размещенных по контуру

Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв	Число электродов n	ηв
1	4 6 10 20 40 60 100	0,66 - 0,72 0,58 - 0,65 0,52 - 0,58 0,44 - 0,50 0,38 - 0,44 0,36 - 0,42 0,33 - 0,39
2	4 6 10 20 40 60 100	0,76 - 0,80 0,71 - 0,75 0,66 - 0,71 0,61 - 0,66 0,55 - 0,61 0,52 - 0,58 0,49 - 0,55
3	4 6 10 20 40 60 100	0,84 - 0,86 0,78 - 0,82 0,74 - 0,78 0,68 - 0,73 0,64 - 0,69 0,62 - 0,67 0,59 - 0,65

- вычисляется результирующее сопротивление всех вертикальных заземлителей с учетом взаимного экранирования

-определяется длина горизонтальной соединительной полосы

где а - расстояние между соседними заземлителями, вычисляемое по известному отношению а/l и величине l;

-по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с горизонтальной соединительной полосы Rr . При Н0=0 расчет идет по схеме №3 или №5 в зависимости от; того, круглая (dn) или квадратная (b) полоса по исходным данным. При Н0≠0 расчет идет по схемам № 4 или №6, соответственно;

- по таблице 11 определяется значение коэффициента использования горизонтальной соединительной полосы ηг, при расположении электродов в ряд и по таблице 12, при расположении электродов по контуру;

Таблица 11 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя в ряд

Отношение расстояния между электродами к их длине – a/lв

ηг, при числе электродов в ряд

4	5	8	10	20	30	50	65
1	0,77	0,74	0,67	0,62	0,42	0,31	0,21	0,20
2	0,89	0,86	0,79	0,75	0,56	0,46	0,36	0,34
3	0,92	0,90	0,85	0,82	0,68	0,58	0,49	0,47

Таблица 12 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя по контуру

Отношение расстояния между электродами к их длине – a/lв

, при числе электродов в контуре заземления

4	5	8	10	20	30	50	66
1	0,45	0,40	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21	0,20
2	0,55	0,48	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28	0,26
3	0,65	0,64	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37	0,35

- вычисляется результирующее значение сопротивления горизонтального контура с учетом экранирования

- подсчитывается результирующее сопротивление системы защитного заземления:

- если R≤Rз, то расчет заканчивается;

- если R>Rз, необходимо изменить величину l и (или) n, а.

После этого следует провести расчет с новыми исходными данными и сравнить полученное значение R с Rз.

Задание: Выполнить расчет системы заземления в соответствие с вариантом. Номер варианта совпадает с номером по списку группы.

Таблица 13. Варианты заданий для расчета.

№	Напряжение электроустановки, В.	Характеристика грунта	Климатическая зона	l	dc	Н0		dr	b
	220	Глина	I	2	0,01	0	1	0,01
	380	Суглинок	II	2.2	0,02	0,5	2	0,02
	660	Песок	III	2.4	0,03	0,6	3	0,03
	220	Супесок	IV	2.6	0,04	0,7	1	0,04
	380	Торф	I	2.8	0,05	0,8	2	0,05
	660	Чернозем	II	3	0,01	0	3		0,01
	220	Садовая земля	III	2	0,02	0,5	1		0,02
	380	Каменистый грунт	IV	2.2	0,03	0,6	2		0,03
	660	Скалистый грунт	I	2.4	0,04	0,7	3		0,04
	220	Глина	II	2.6	0,05	0,8	1		0,05
	380	Суглинок	III	2.8	0,01	0	2	0,01
	660	Песок	IV	3	0,02	0,5	3	0,02
	220	Супесок	I	2	0,03	0,6	1	0,03
	380	Торф	II	2.2	0,04	0,7	2	0,04
	660	Чернозем	III	2.4	0,05	0,8	3	0,05
	220	Садовая земля	IV	2.6	0,01	0	1		0,01
	380	Каменистый грунт	I	2.8	0,02	0,5	2		0,02
	660	Скалистый грунт	II	3	0,03	0,6	3		0,03
	220	Глина	III	2	0,04	0,7	1		0,04
	380	Суглинок	IV	2.2	0,05	0,8	2		0,05
	660	Песок	I	2.4	0,01	0	3	0,01
	220	Супесок	II	2.6	0,02	0,5	1	0,02
	380	Торф	III	2.8	0,03	0,6	2	0,03
	660	Чернозем	IV	3	0,04	0,7	3	0,04
	220	Садовая земля	I	2	0,05	0,8	1	0,05
	380	Каменистый грунт	II	2.2	0,01	0	2		0,01
	660	Скалистый грунт	III	2.4	0,02	0,5	3		0,02
	220	Глина	IV	2.6	0,03	0,6	1		0,03
	380	Суглинок	I	2.8	0,04	0,7	2		0,04
	660	Песок	II	3	0,05	0,8	3		0,05

Контрольные вопросы

Как классифицируются электроустановки?
Какие режимы работы нейтрали источника питания Вы знаете?
Какие технические защитные меры применяются я электроустановках?
Что называется защитным заземлением? При каком напряжении необходимо выполнить защитное заземление электроустановок?
Назовите факторы, оказывающие влияние на исход электротравмы и какое они оказывают на него влияние.
Назовите пороговые значения воздействия электрического тока на человека.
Каковы нормированные значения сопротивления защитного заземления?
На чем основан принцип действия защитного заземления?
Почему запрещено последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляемых установок?
Что является целью расчета заземления?
Почему в расчете защитного заземления учитывают величину расстояния между заземлителями?
От чего зависят значения коэффициентов использования вертикальных стержней и соединительной полосы?

Список литературы:

Правила устройства электроустановок. издание седьмое.
Маньков В. Д., Заграничный С. Ф. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: Справочник. — СПб.: Политехника, 2009. — 400 с.

1. Концепция Москва-Третий Рим
2. Yer terms in doubleset constituencies by the locl ssemblies hlf renewed every two yers nd 7 of which re presidentil ppointees
3. Повесть временных лет
4. Установление контакта Добрый день меня зовут Юлия я представитель Факультета Культуры и Искус
5. Новая История Руководитель практики от Института Железко Борис Алекса
6. Херсонес Таврический
7. Основные конституионные обязанности
8. тема отношений теневых финансов
9. Учет по договору проката.html
10. Физическое развитие детей и подростков
11. і ~рбір аралы~ ба~ылауда магистрант 2 тапсырысты MS Excelде ~збетінше орындап орында~ан ж~мысы бойынша компь
12. так растет ваше умение.
13. Неподання у строки та у випадках передбачених цим Кодексом заяв або документів для взяття на облік у відпо.html
14. новой чумы передающейся через сотовые телефоны Немногие уцелевшие вступают в битву с кошмаром
15. Лидер XXI века по Волгоградской области далее ~Конкурс Общие положения Настоящее Положен
16. Вклад отечественных учёных и государственных деятелей в развитие териологии в России в XVIII веке
17. Finsterworld Пожалуй я давно не переживала такую разнообразную гамму эмоций ~ от непередаваемого счастья красо
18. Звездой школы Начался выпускной год и в школу приходит новый ученик Найл Хоран
19. Входная первая часть мессы
20. Модернизация привода главного движения токарно-винторезного станка 16К20 для обработки материалов четвертой группы обрабатываемости

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

Будь умным!

Безопасность жизнедеятельности и Производственная санитария и гигиена труда Под редакцией

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВИДЫ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

ПОРАЖЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ ИА ИСХОД ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Расчет системы защитного заземления

Контрольные вопросы

Список литературы:

Оглавление