ftd
.pdf5.6.Установить ток генератора согласно табл. 1.
5.7.Записать показания вольтметра.
5.8.Повторить пп. 5.4−5.6 для каждой из длин заземлителя и соответствующих значений тока генератора.
5.9.Собрать двухлучевую схему измерения для одиночного стержневого заземлителя, определив расстояния для потенциального и токового электродов, исходя из длины заземлителя.
5.10.Установить ток генератора согласно табл. 1.
5.11.Записать показания вольтметра.
5.12.Повторить п.п. 5.8−5.10 для каждой из длин заземлителя и соответствующих значений тока генератора.
5.13.Получить у преподавателя значение удельного сопротивления
грунта ρ.
5.14.Собрать однолучевую схему измерения для сложного заземлителя.
5.15.Установить ток генератора согласно табл. 1.
5.16.Записать показания вольтметра.
5.17.Повторить п.п. 5.13, 5.14 для других значений тока генератора.
5.18.Собрать двухлучевую схему измерения для сложного заземлителя.
5.19.Выполнить пп. 5.13−5.15.
5.20.Разобрать схему измерения.
5.21.Отключить стенд вначале выключателем «Сеть», а затем сетевым кабелем, отсоединив его от розетки.
6.Содержание отчета
6.1.Название, цель работы.
6.2.Схемы измерения сопротивления заземляющего устройства.
6.3.Полученные результаты измерений (табл. 1).
6.4.Выводы.
7.Контрольные вопросы
7.1.Почему измерение сопротивления заземления производится на переменном, а не на постоянном токе?
7.2.Поясните, почему необходимо выдерживать определенное расстояние между потенциальным и токовым электродами?
7.3.Приборы какого класса точности целесообразно применять для измерения сопротивления заземления?
7.4.Почему вольтметр, применяемый для измерения сопротивления заземления методом «амперметра-вольтметра», должен иметь большое внутреннее сопротивление?
7.5.Чем обусловлена погрешность измерения сопротивления заземления методом «амперметра-вольтметра»?
61
Таблица 1
Результаты измерения сопротивления заземлений (ρ= )
62
|
Дли- |
|
|
|
|
|
Схема измерения |
|
|
|
Измеренное сопротивление, Ом |
|
|||||||||||||||
Заземли- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Однолучевая |
|
|
Двухлучевая |
|
Схема измерения |
|
|||||||||||||||||||
тель |
на lВ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
||||
Ток генератора, А |
Ток генератора, А |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
м |
Показания вольт- |
Показания вольт- |
Однолучевая |
Двухлучевая |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
метра, В |
|
|
метра, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
5 |
5 |
|
7 |
|
9 |
|
6 |
|
8 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одиночный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
5 |
|
7 |
|
9 |
|
6 |
|
8 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
стержень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
5 |
|
7 |
|
9 |
|
6 |
|
8 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сложный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
заземлитель |
|
6 |
|
8 |
|
10 |
5 |
|
7 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(большая |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
диагональ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равна 10 м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Цель работы
Изучить виды контроля изоляции, способы контроля изоляции в электрических сетях с изолированной нейтралью, исследовать работу изученных способов на модели трехфазной электрической сети.
1. Основные положения
Изоляция электрическая (от франц. isolion – отделение, разобщение) – разделение проводников тока диэлектриком с целью предотвращения их непосредственного контакта или электрического пробоя между ними.
Прообраз изоляции был предложен англичанами Стивеном Греем и Гренвиллом Уиллером, которые, занимаясь изучением передачи «электрической силы» на расстоянии, предложили поддержать линию передачи шелковым шнурком, который натягивался в горизонтальной плоскости (поперек линии) между деревянными стойками, расположенными с обеих сторон линии. Так появились предшественники основных элементов линии электропередачи – проводников, изоляторов и опор.
Исправность изоляции – это основное условие безопасности эксплуатации, надежности электроснабжения и экономичности работы электроустановок. Для защиты человека от поражения электрическим током и нормальной работы электроустановок состояние изоляции проверяют после монтажа, ремонта и пребывания в нерабочем состоянии, а также в рабочем состоянии, под напряжением. Делают это с помощью контроля изоляции, который подразделяется на приемно-сдаточные испытания, периодический и непрерывный.
Приемно-сдаточные испытания проводятся мегаомметрами с номинальным напряжением до 2500 В, а также устройствами для испытания повышенным напряжением.
Под периодическим контролем изоляции понимают измерения ее активности или омического сопротивления в установленные сроки или в случае обнаружения дефектов на отключенной установке. Проводят также с помощью мегаомметров.
Непрерывный контроль сопротивления изоляции выполняет следующие функции:
–измерение сопротивления изоляции сети относительно земли в течении всей работы электроустановки;
–осуществление автоматической сигнализации (звуковой или световой) при снижении сопротивления изоляции ниже заранее установленного предела;
–отключение сети или ее отдельных участков при аварийном состоянии изоляции.
63
Наиболее простой способ контроля изоляции реализуется схемой трех вольтметров (рис. 1).
С
В
А
Pu Pu Pu
gут
zА zВ zС
Рис. 1. Схема контроля изоляции с помощью трех вольтметров
Если сопротивления изоляции всех фаз относительно земли одинаковы, то каждый из вольтметров показывает фазное напряжение. Если сопротивление одной из фаз резко снижается, то вольтметр, подключенный к этой фазе, покажет уменьшенное напряжение, два же других вольтметра покажут увеличение напряжения. В предельном случае при замыкании одной из фаз на землю подключенный к ней вольтметр покажет нуль, а два других вольтметра – линейное напряжение.
Следует отметить, что вольтметры, применяемые для контроля изоляции, не реагируют на симметричное снижение сопротивления изоляции. В этом случае они показывают фазное напряжение, что вводит в заблуждение эксплуатационный персонал.
На рис. 2 показана простейшая вентильная схема – схема 3В (три вентиля).
При положительной полуволне напряжения в фазе А ток проходит через вентиль Д1, указатель Ω, заземлитель и сопротивления изоляции двух других фаз к источнику. Полярность фаз меняется, и поэтому постоянный ток проходит поочередно через вентили Д1, Д2, Д3, через указатель Ω и сопротивления изоляции.
Указатель Ω представляет собой магнитоэлектрический прибор. Через этот прибор проходит ток, выпрямленный тремя вентилями. Величина среднего значения этого тока зависит от величины общего сопротивления изоляции R , определяемого по формуле
R = |
|
|
rA rB rC |
|
, |
(1) |
||
r |
r |
+r |
r |
+r |
r |
|||
|
A |
B |
B |
C |
C |
A |
|
|
64
Рис. 2. Вентильная схема контроля изоляции
При появлении в одной из фаз утечки (r ', рис. 2) ток через указатель определяется величиной эквивалентного сопротивления RЭ
RЭ = |
R r′ |
, |
(2) |
R + r′ |
Указатель градуируется в килоомах.
Приборы контроля изоляции, собранные по вентильной схеме, не требуют источника оперативного тока и поэтому более компактны и просты по устройству. Однако они имеют некоторые недостатки: не осуществляют самоконтроля, так как при неисправности внутренних цепей указатель показывает «бесконечность», т. е. исправную изоляцию, и, кроме того, точность измерения зависит от колебаний напряжения в сети, а также от степени несимметрии сопротивлений изоляции.
На рис. 3 приведена схема контроля изоляции на постоянном оперативном токе.
На рис. 3 обозначено: ДТ – трехфазный дроссель для создания нулевой точки; Д – дроссель; Ω − указатель сопротивления изоляции; «−», «+» − источник постоянного оперативного тока.
В нормальном режиме ток от источника протекает через сопротивления изоляции rA, rB, rC, ДТ, Д, Ω и определяется суммарным сопротивлением изоляции, которое определяется по формуле (1).
При снижении сопротивления изоляции в одной из фаз (r') ток через указатель Ω определяется RЭКВ (формула 2). Как и в предыдущем случае указатель градуируется в килоомах.
Достоинством этих схем является возможность самоконтроля при условии правильного построения схемы, недостатки – неселективность им сложность устройства.
65
С
В
А
ДТ |
|
|
|
|
СА |
С |
|
СС |
r' |
В |
|
|
||
Д |
rА |
rВ |
|
rС |
Ω
−
+
Рис. 3. Схема контроля изоляции на постоянном оперативном токе
На рис. 4 приведена схема контроля изоляции на переменном оперативном токе.
С
В
А
|
ДТ |
|
|
|
|
|
СА |
С |
В |
|
СС |
|
|
|
|
||
˜ Г |
|
rА |
|
rВ |
rС |
|
|
|
Рис. 4. Схема контроля изоляции на переменном оперативном токе
66
На рис. 4 дополнительно обозначено: Г – источник переменного оперативного тока; 
– указатель сопротивления изоляции.
Частота переменного оперативного тока может быть меньше 50 Гц (как правило, 25 Гц) и больше 50 Гц (четные гармоники, т. е. 100, 200 и более Гц, поскольку они, в отличии от нечетных, в сети отсутствуют. Это обеспечивает необходимую точность измерения).
Переменный оперативный ток протекает как через активную, так и емкостную составляющую сопротивления каждой фазы относительно земли, ДТ и указатель сопротивления изоляции. Таким образом, эта схема позволяет измерить полное сопротивление изоляции фаз сети относительно земли, в то время как и трехвентильная схема, и схема на оперативном постоянном токе позволяют определять только активную составляющую сопротивления изоляции. Это достоинство схемы. Недостаток – неселективность и сложность устройства.
2. Описание лабораторного стенда
Стенд выполнен в виде самостоятельного прибора, настольного исполнения. Внешний вид лицевой панели на рис. 5.
1
2
3 |
4 |
Рис. 5. Внешний вид панели стенда
67
Органы управления стендом (см. рис. 5):
1 – выключатель с подсветкой «Сеть» (замыкание/размыкание переключателя SA1) для включения/выключения стенда;
2 – выключатель с подсветкой для подачи напряжения в сеть; 3 – переключатели емкостей изоляции фаз сети относительно земли;
4 – переключатели активных сопротивлений изоляции фаз сети относительно земли.
3.Меры безопасности
3.1.Все работы выполняются с разрешения преподавателя.
3.2.Положение органов управления должно соответствовать меткам, указанным на стенде.
4.Подготовка стенда к работе
4.1.Произведите внешний осмотр стенда и убедитесь в его целостности, надежном креплении крепежных винтов.
4.2.Подсоедините сетевой кабель (из комплекта стенда) к стенду и сетевой розетке с заземляющим контактом.
4.3.Переведите выключатель «СЕТЬ» (1) в положение «ВКЛ». Появится подсветка выключателя «Сеть». На информационном табло (5) высветятся напротив систем контроля на постоянном и переменном токах то или иное значение сопротивления изоляции (определяется положением переключателей 3 и 4). На этом же табло напряжения фаз сети относительно земли будут равны нулю.
4.4.Подайте напряжение на трехфазную сеть выключателем 2. Появится подсветка выключателя 2. Вольтметры на информационном табло 5 покажут напряжения фаз сети относительно земли. Все системы контроля покажут то или иное значение сопротивления изоляции (определяется положением переключателей 3 и 4).
5.Порядок выполнения работы
5.1.Изучите содержание работы.
5.2.Изучите расположение приборов и органов управления на стенде.
5.3.Переведите выключатель «СЕТЬ», расположенных на торце стенда, в положение «ВКЛ».
5.4.Подайте напряжение на исследуемую трехфазную сеть выключате-
лем 2.
5.5.Установите с помощью переключателей 3 и 4 соответствующие значения параметров изоляции (табл. 1).
5.6.Сделайте выводы по каждой системе контроля.
5.7.Приведите стенд в исходное состояние и отключите его от сети.
68
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Сопротивления фаз |
Емкости фаз сети |
|
|
Показания системы контроля изоляции |
|
||||||||||
|
|
сети относительно |
относительно земли, |
|
Схема |
|
Схемы на: |
||||||||||
|
№ |
|
земли, кОм |
|
|
мкФ |
|
трех вольтметров, В |
Вентильная |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
постоянном |
|
переменном |
|
|
|
rA |
|
rB |
|
rC |
cA |
cB |
cC |
uA |
uB |
|
uC |
схема, кОм |
оперативном |
|
оперативном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
токе, кОм |
|
токе, кОм |
|
1 |
500 |
|
500 |
|
500 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
∞ |
|
∞ |
|
∞ |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
500 |
|
500 |
|
500 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
69 |
4 |
100 |
|
100 |
|
100 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
10 |
|
10 |
|
10 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
6 |
5 |
|
10 |
|
10 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1 |
|
100 |
|
100 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1 |
|
5 |
|
10 |
2.0 |
1,0 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1 |
|
5 |
|
5 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
1 |
|
10 |
|
10 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
1 |
|
100 |
|
100 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
1 |
|
500 |
|
500 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений по каждой системе внести в соответствующую колонку.
6.Содержание отчета
6.1.Название, цель работы.
6.2.Схемы систем контроля изоляции.
6.3.Полученные результаты измерений (табл. 1).
6.4.Выводы.
7.Контрольные вопросы
7.1.Виды контроля изоляции?
7.2.Достоинства и недостатки системы трех вольтметров?
7.3.Достоинства и недостатки трехвентильной системы контроля изоля-
ции?
7.4.Достоинства и недостатки системы контроля изоляции на постоянном оперативном токе?
7.5.Достоинства и недостатки системы контроля изоляции на переменном оперативном токе?
7.6.Поясните с помощью диаграмм, почему в сетях с изолированной нейтралью при сопротивлении утечки, отличной от нуля, показания вольтметров, подключенных к неповрежденным фазам, не совпадают?
70