2э
.docx
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра «Экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания»
Отчет по лабораторной работе №2Э
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
на тему:
«Исследование эффективности действия защитного
заземления и зануления»
Выполнили:
Проверил:
Курбатов В.А.
Цель работы
Исследовать зависимость общего сопротивления заземляющего устройства и коэффициента использования от числа заземлителей, а также от отношения расстояния между заземлителями a к длине заземлителя l.
Исследовать эффективность действия защитного заземления и зануления в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с различными режимами нейтрали.
Вариант – 1.
Таблица 1 – Исходные данные
№ варианта |
ρ, Ом/м |
l, м |
d, м |
h, м |
Сопротивление заземляющего устройства Rз, Ом |
||||
Количество заземлителей, шт |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||||
1 |
40 |
2 |
0,02 |
0,5 |
- |
11.98 |
8.39 |
7.19 |
6.71 |
Расчетная часть
Сопротивление одиночного трубчатого заземлителя [Ом]:
Расстояние от поверхности земли до середины заземлителя [м]:
Необходимое количество заземлителей для заземляющего устройства:
Ток через тело человека в случае пробоя на незаземлённый корпус [А]:
Ток через тело человека в случае пробоя на заземлённый корпус [А]:
Напряжение прикосновения [В]:
Таблица 2 – Метод вольт-ампера
Количество заземлителей n, шт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
Rз расч, Ом |
17,378 |
11.98 |
8.39 |
7.19 |
6.71 |
||
ηрасч |
1 |
0.725 |
0.69 |
0.604 |
0.518 |
||
Uэксп, В |
a/l |
1 |
112.1 |
65.9 |
46.7 |
37.4 |
32 |
2 |
112.1 |
62.3 |
44 |
35 |
29.9 |
||
3 |
112.1 |
59 |
41.5 |
32.2 |
26.4 |
||
Rз эксп, Ом |
1 |
11,21 |
6,59 |
4,67 |
3,74 |
3,2 |
|
2 |
11,21 |
6,23 |
4,4 |
3,5 |
2,99 |
||
3 |
11,21 |
5,9 |
4,15 |
3,22 |
2,64 |
||
ηэксп |
1 |
1 |
0,86 |
0,80 |
0,75 |
0,70 |
|
2 |
1 |
0,9 |
0,85 |
0,80 |
0,75 |
||
3 |
1 |
0,95 |
0,90 |
0,87 |
0,85 |
||
Iэксп = 10А
Rод = 17,378 Ом
Uф = 220В
Рисунок 1 – Аппроксимация функции ηрасч= f(n)
Рисунок 3 – График ηэксп1, 2, 3 = f(n) при a/l = 1, 2, 3.
Вывод: Коэффициент использования заземлителей увеличивается с увеличением коэффициента a/l.
Таблица 3 – Заземление. Сеть с ИН
|
Rиз, кОм |
n |
Uрасч, В |
Ih расч, мА |
Uэксп, В |
Ih эксп, мА |
Корпус не заземлен |
3,6 |
- |
100 |
100 |
100 |
100 |
500 |
- |
1.312 |
1.312 |
1,3 |
1,3 |
|
Корпус заземлен |
3,6 |
1 |
- |
- |
25,8 |
15,9 |
2 |
2.175 |
2.175 |
12,9 |
7,5 |
||
3 |
1.527 |
1.527 |
9,3 |
5,3 |
||
4 |
1.31 |
1.31 |
7,5 |
4,2 |
||
5 |
1.223 |
1.223 |
6,5 |
3,6 |
||
500 |
1 |
- |
- |
0,2 |
0,2 |
|
5 |
8.857*10-3 |
8.857*10-3 |
0 |
0 |
Таблица 4 – Заземление. Сеть с ЗН
Rз, Ом Iср, А |
30 |
26 |
24 |
20 |
18 |
14 |
10 |
4 |
|
10 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
I, А |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|
Ih, мА |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
0 |
0 |
0 |
|
20 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
I, А |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|
Ih, мА |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
0 |
|
30 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
I, А |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|
Ih, мА |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
|
Вывод: Исходя из значений таблицы №3 применение ЗЗ в сетях с ИН эффективно т.к. при увеличении количества заземлителей ток Ih, проходящий через тело человека, уменьшается.
В сетях ЗН применение ЗЗ – не эффективно, исходя из данных таблицы №4 ток Ih остается смертельным для человека (Ih см = 82,5 мА) даже при сопротивлении заземлителя 4 Ом.
Таблица 5 – Зануление
Iном, А |
10 |
20 |
30 |
In(ф-0), А |
30 |
60 |
90 |
Uк, В |
110 |
110 |
110 |
Вывод: В качестве защиты от пробоя на корпус в сетях с ЗН применяется защитное зануление, задачей которого является превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание с целью вызвать большой ток Iк , способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
Таблица 6 – Зануление АР сети №1
Rзам, Ом |
207 |
398 |
592 |
In(ф-0), А |
0.18 |
0.16 |
0.14 |
Uк, В |
182.27 |
157.37 |
138.19 |
Таблица 7 – Зануление АР сети №2
Rзам, Ом |
207 |
398 |
592 |
IR0, А |
1.05 |
0.55 |
0.37 |
Ih, мА |
4.15 |
2.18 |
1.47 |
Вывод: Использование ЗН в схеме зануления позволяет снизить ток, протекающий через тело человека до безопасных значений.
Таблица 8 – Зануление. Обрыв НЗП
Iср, А |
10 |
15 |
30 |
До срабатывания защиты Uк, В |
110 |
110 |
110 |
После срабатывания защиты Uк, В |
0 |
0 |
110 |
Срабатывание защиты «+» «-» |
+ |
+ |
- |
Вывод: Повторное заземление нулевого защитного проводника уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника, но не может устранить ее полностью.
Итоговый вывод
В процессе выполнения лабораторной работы была исследована зависимость общего сопротивления заземляющего устройства и коэффициента использования от числа заземлителей, отношения расстояния между заземлителями к длине заземлителя. Также исследована эффективность действия защитного заземления и зануления в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с различными режимами нейтрали.
Контрольные вопросы
Что такое защитное заземление, его назначение, устройство и принцип действия?
Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции электроустановок.
Назначение – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных нетоковедущих частях электрооборудования, т.е. при «замыкании на корпус».
Принцип действия - снижение напряжения между корпусом, оказывающимся под напряжением, и землей до безопасного значения путем соединения корпуса с землей с помощью заземляющего устройства с малым сопротивлением.
В каких сетях целесообразно применять защитное заземление?
Сети до 1 кВ:
в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока с изолированной нейтралью;
однофазных двухпроводных сетях переменного тока, изолированных от земли;
двухпроводных сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока;
Сети выше 1 кВ переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки обмоток источников тока.
Уметь показать путь тока и знать, как определяется величина тока через человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки в период замыкания фазы на корпус:
а) если корпус не заземлен;
б) если корпус заземлен.
Какова допустимая, по ПУЭ, величина сопротивления защитного заземления в электроустановках до 1000 В?
Согласно ПУЭ, сопротивление заземления в установках напряжением до 1000 В не должно превышать 4 Ом. При мощности источника питания до 100 кВА допускается Rз ≤ Ом.
Что такое явление экранирования заземлителей?
Явление взаимного экранирования возникает, когда поля растекания тока отдельных заземлителей накладываются одно на другое и препятствует полному растеканию тока с каждого заземлителя. В результате экранирования сопротивление группового заземлителя увеличивается по сравнению с расчетным сопротивлением заземлителей при их параллельном соединении.
Как определяется коэффициент использования заземлителей?
Увеличение сопротивления, которое создает экранирование, оценивается коэффициентом использования заземлителей η. Если η = 1, то это значит, что расстояние между заземлителями более 40 м и каждый заземлитель используется полностью. На практике η колеблется от 0,6 до 0,85.
В инженерных расчетах величина η выбирается из справочных таблиц.
Что такое зануление, его назначение и принцип действия?
Зануление — преднамеренное электрическое соединение с многократно заземленным нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением.
Назначение - быстрое отключение поврежденной электроустановки от питающей сети и вместе с тем снижение напряжения корпуса относительно земли.
Принцип действия— превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т.е. между фазным и нулевым защитным проводником) с целью вызвать большой ток Iк , способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые для защиты от токов коротких замыканий. и перегрузок.
В каких сетях целесообразно применять зануление?
Трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с заземленной нейтралью. Обычно это сети 660/380, 380/220 и 220/I27 В.
Зануление применяется и в сетях постоянного тока, если средняя точка источника заземлена, а также в однофазных сетях переменного тока с заземленным выводом.
Назначение нулевого защитного проводника при занулении?
Назначение нулевого защитного проводника в схеме занулений — обеспечение необходимого для отключения установки значения тока однофазного короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением.
Назначение заземления нейтрали при занулении?
Назначение заземления нейтрали — снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.
Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника?
Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника, но не может устранить ее полностью, т.е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.
От чего зависит и как определяется величина тока короткого замыкания, необходимого для срабатывания защиты, при замыкании фазы на зануленный корпус?
Защита срабатывает при достаточно низком сопротивлении петли «фаза-нуль».
Москва 2023