ftd

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ. САМОЗАЗЕМЛЕНИЕ Цель работы

Исследование эффективности защитного заземления. Изучение влияния на условия электробезопасности эффекта самозаземления передвижных электроустановок.

1. Основные положения

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, с «землей» или ее эквивалентом.

Назначение защитного заземления – снижение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим металлическим нетоковедущим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением свыше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Защитноезаземлениеилизанулениеэлектроустановокследуетвыполнять:

−при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока – во всех случаях;

−при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных условиях.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений, территориально приближенных одна к другой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство. Для объединения заземляющих устройств различных электроустановок в одно общее заземляющее устройство следует использовать все имеющиеся в наличии естественные, в особенности протяженные, заземляющие проводники.

К частям, подлежащим заземлению относятся:

−корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников и т. п.;

−металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные конструкции, металлические рукава и трубы электропроводки и другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

−электрооборудование, размещенное на движущихся частях станков, машин и механизмов;

−металлическиекорпусапередвижныхипереносныхэлектроприемников. Нормативными документами установлены требования к заземляющим

устройствам, используемым в электрических сетях с различными классами напряжений и разными видами заземления нейтрали.

Нормативные требования к заземляющим устройствам, объем и периодичность контроля сопротивления заземляющего устройства в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью приведены в табл. 1.

71

Заземление передвижных электроустановок

Согласно Правилам устройства электроустановок передвижные электроустановки могут получать питание от стационарных или автономных передвижных источников электроэнергии.

На вводе в передвижную электроустановку должна быть предусмотрена главная шина уравнивания потенциалов (главная заземляющая шина), к которой должны быть присоединены:

−нулевой защитный проводник или защитный проводник питающей линии;

−защитный проводник передвижной электроустановки с присоединенными к нему защитными проводниками открытых проводящих частей;

−проводники уравнивания потенциалов корпуса и других сторонних проводящих частей передвижной электроустановки;

−заземляющий проводник, присоединенный к местному заземлителю передвижной электроустановки (при его наличии).

Защитное заземление передвижной электроустановки должно быть выполнено с соблюдением требований либо к его сопротивлению, либо к напряжению прикосновения при однофазном замыкании на открытые проводящие части.

При выполнении заземляющего устройства с соблюдением требований

кего сопротивлению, оно не должно превышать значений, приведенных в табл. 1. При выполнении заземляющего устройства с соблюдением требований к напряжению прикосновения сопротивление заземляющего устройства не нормируется. В этом случае должно выполняться условие

RЗУ ≤ 25 IЗ ,

где RЗУ – сопротивление заземляющего устройства передвижной электроустановки, Ом; IЗ – полный ток однофазного замыкания на открытые про-

водящие части передвижной электроустановки, А.

Допускается не выполнять местный заземлитель для защитного заземления передвижной электроустановки, питающейся от автономного передвижного источника питания с изолированной нейтралью, в следующих случаях:

−автономный источник питания и электроприемники расположены непосредственно на передвижной электроустановке, их корпуса соединены между собой при помощи защитного проводника, а от источника не питаются другие электроустановки;

−автономный передвижной источник питания имеет свое заземляющее устройство для защитного заземления, все открытые проводящие части пе-

75

редвижной электроустановки, ее корпус и другие сторонние проводящие части надежно соединены с корпусом автономного передвижного источника при помощи защитного проводника, а при двухфазном замыкании на разные корпуса электрооборудования в передвижной электроустановке обеспечивается время автоматического отключения питания.

Защитные и заземляющие проводники должны быть медными, гибкими, как правило, находиться в общей оболочке с фазными проводниками. Сечение проводников должно соответствовать нормативным требованиям.

Недостатком центрального заземления является возможность обрыва сети заземления, особенно заземляющей жилы гибкого кабеля, вследствие каких-либо механических воздействий (например, при перемещении кабеля по грунту, ведении земляных работ, разлете грунта при его рыхлении с помощью взрыва и т. д.).

Обрыв магистрального проводника может оказаться опасным, так как может нарушить заземление группы передвижных электроустановок, если они имеют плохое самозаземление (при плохо проводящих грунтах).

Самозаземление передвижных электроустановок

Любая металлическая конструкция, имеющая контакт с грунтом, обладает некоторым электрическим сопротивлением, которое принято называть сопротивлением самозаземления.

При обрыве заземляющей сети и отсутствии местных заземлителей электробезопасность при эксплуатации передвижных электроустановок будет определяться именно сопротивлением самозаземления, которое определяется по формуле

RСЗ = ργ ,

2DЭ

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом м; DЭ – эквивалентный диаметр круга, имеющего площадь, равную площади опорной поверхности передвижной электроустановки; γ – коэффициент, учитывающий плотность контакта с грунтом (γ = 1,5…2,0).

Сопротивление самозаземления будет удовлетворять требованиям электробезопасности, если его величина не превысит нормативных значений, приведенных в табл. 1.

В табл. 2 приведены требуемые значения эквивалентных диаметров круга и массы передвижных электроустановок, обеспечивающих условия электробезопасности (RЗУ ≤ 4 Ом), для различных удельных сопротивлений грунта.

76

Величины удельного сопротивления различных горных пород приведены в табл. 3.

Из приведенных таблиц видно, что в местах с низким удельным сопротивлением нормативное сопротивление самозаземления может быть обеспечено при эксплуатации передвижных электроустановок с массой не менее 250 т и эквивалентным диаметром более 12,5 м. При увеличении удельного сопротивления грунта требуемые масса и диаметр резко возрастают. Передвижные электроустановки с такими характеристиками не получили широкого распространения.

Следовательно, для повышения условий электробезопасности при эксплуатации передвижных электроустановок необходим непрерывный автоматический контроль целостности заземляющей сети, в особенности в местах с малым числом передвижных электроустановок и с плохо проводящими грунтами.

2. Описание лабораторного стенда

Стенд выполнен в виде самостоятельного прибора, настольного исполнения. На боковой поверхности расположен выключатель с подсветкой «Сеть» для включения/выключения стенда. Внешний вид лицевой панели стенда изображен на рис. 1.

77

На панели показана схема устройства защитного заземления в карьере. Передвижной экскаватор (передвижная электроустановка) питается от приключательного пункта (ПП). ПП подключен к воздушной линии электропередач. Наряду с центральным заземлителем для обеспечения безопасности на ПП установлен местный заземлитель (металлический штырь, вбитый в грунт). В месте установки заземлителя моделируются три типа грунта с различными удельными сопротивлениями с помощью переключателя «УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА» ρ2.

Кнопкой «ОБРЫВ» имитируется возможность обрыва заземляющей жилы гибкого кабеля, соединяющего экскаватор с приключательным пунктом.

Кнопкой «АВАРИЯ» имитируется замыкание фазного провода на корпус передвижной электроустановки. Величина тока замыкания устанавливается регулятором и контролируется на индикаторе «Ток замыкания» в пределах от 0 до 10 А.

Выбор типа экскаватора производится переключателем «Тип экскаватора». Характеристики используемых в лабораторной работе экскаваторов приведены в табл. 4.

Под экскаватором моделируются три типа грунта с помощью переключателя «УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА» ρ1.

На лицевой панели стенда размещены контрольные гнезда, находящиеся на поверхности земли и удаленные от местного заземлителя (А0 … А4) и от экскаватора (В1 … В10) на различные расстояния с дискретностью шага. Для удобства расчетов шаговое расстояние равно 1 м.

В стенде имеется встроенный вольтметр. Для измерения напряжения между любыми контрольными гнездами необходимо подключить их к входным гнездам вольтметра (V).

ВНИМАНИЕ! Измерение напряжения между различными контрольными гнездами или между контрольными гнездами и землей производятся

только встроенным в стенд измерителем напряжения.

79

3.Меры безопасности

3.1.К работе на стенде «Защитное заземление и самозаземление» допускаются лица, ознакомленные с его устройством, принципом действия и мерами безопасности в соответствии с требованиями, приведенными в настоящем разделе.

3.2.Шнур питания стенда должен быть подключен к сетевой розетке с заземляющим контактом.

3.3.Наладочные работы, осмотры и ремонт производить только после отключения стенда от сети питания с помощью сетевой вилки.

3.4.Запрещается работа на стенде при открытых крышках и снятом ко-

жухе.

3.5.Выполнение лабораторной работы производится бригадой количеством не менее двух человек, один из которых является наблюдателем и при возникновении опасности обесточивает лабораторный стенд.

4.Подготовка стенда к работе

4.1.Произведите внешний осмотр стенда и убедитесь в целостности, надежном креплении крепежных винтов.

4.2.Подсоедините сетевой кабель из комплекта стенда к стенду и сетевой розетке с заземляющим контактом.

5.Порядок выполнения работы

5.1.Ознакомьтесь с устройством и принципом работы стенда.

5.2.Переведите выключатель «СЕТЬ», расположенный на боковой стороне стенда, в положение «ВКЛ». Появится подсветка выключателя «СЕТЬ», засветятся индикаторы.

5.3.Установите переключатель «Тип экскаватора» в положение «ЭКГ-5».

5.4.Установите соответствующими переключателями удельные сопро-

тивления грунта ρ1 = 10 Ом м и ρ2 = 10 Ом м.

5.5. Нажмите кнопку «АВАРИЯ» на изображении экскаватора, засветится светодиод рядом с кнопкой. Установите величину тока замыкания

Iз = 10 А.

5.6.Измерьте напряжение на корпусе экскаватора относительно земли –

Uкорп. Для этого подключите проводами из комплекта стенда гнезда вольтметра (V) к гнезду Х1 и гнезду «Электротехническая земля» (клемма ).

5.7.Изменяя значения сопротивлений ρ1 и ρ2, снимите зависимость Uкорп = f(ρ1, ρ2). Полученные значения занесите в табл. 6, сделайте соответствующие выводы.

5.8.Приведите стенд в исходное состояние.

5.9.Получите № варианта у преподавателя. Исходные данные согласно вариантам представлены в табл. 5.

80