Измерение сопротивлений изоляции и заземления
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
алью заземления. Присоединение заземляемых частей ЭУ к магистрали заземления осуществляется с помощью отдельных проводников, последовательное подключение не допускается. Соединения заземляющих проводников между собой должны выполняться посредством сварки, а для присоединения их к заземляемым частям ЭУ можно использовать также болтовые соединения.
Совокупность заземлителя и заземляющих проводников представляет собой заземляющее устройство
Заземлитель - это проводник или группа электрически соединенных проводников, непосредственно контактирующих с грунтом Земли. К заземлителю подключаются (заземляются) нетоковедущие (при нормальном режиме работы) элементы электроустановок (например, их корпуса). Различают естественные и искусственные заземлители, которые могут использоваться как отдельно, так и совместно.
Естественные заземлители - непосредственно контактирующие с грунтом Земли электропроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, специально не предназначенные для целей заземления, но используемые как заземлители. К ним относятся, например, металлические водопроводные трубы, проложенные в земле, арматура железобетонных фундаментов, обсадные трубы скважин. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных или горючих газов и смесей, а также трубопроводы, покрытые изолирующим слоем для защиты от коррозии.
Согласно ПУЭ для заземления рекомендуется в первую очередь использовать естественные заземлители.
Искусственные заземлители специально предназначены для целей заземления и обычно изготовляются из стали. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или не удовлетворяют требованиям электробезопасности. Искусственные и естественные заземлители включают параллельно.
Различают одиночные (одноэлектродные) искусственные заземлители и групповые (многоэлектродные), состоящие из электрически соединённых, чаще всего вертикальных электродов, расположенных в ряд или по контуру.
Одиночный заземлитель обычно представляет стальной электрод (стержень, труба, полоса, уголок), погруженный в землю вертикально (вертикальный заземлитель) или горизонтально (горизонтальный заземлитель). Обычно используют групповые заземлители, вертикальные электроды которых подключают сваркой к соединительной полосе. Соединительную полосу, расположенную в грунте, можно рассматривать как горизонтальный заземлитель, подключенный параллельно вертикальному заземлителю, состоящему из группы вертикально погруженных в грунт электродов.
Глубиной заложения заземлителя называется расстояние от поверхности грунта до верхнего конца вертикального электрода или до горизонтального электрода (соединительной полосы). Для группового заземлителя глубину заложения выбирают в пределах 0,5 - 0,7 м.
Вертикальные электроды обычно имеют длину до нескольких метров и представляют собой стальные стержни диаметром не менее 10 мм или трубы диаметром 50 - 60 мм с толщиной стенок не менее 3,5 мм. Их погружают в грунт путем забивания, ввертывания или заглубления вибраторами. Полосовая сталь соединительной полосы должна иметь сечение не менее 48 мм2 при толщине не менее 4 мм.
. Процесс растекания электрического тока в грунте
При замыкании токоведущих элементов электрооборудования на заземлённый металлический корпус или, например, при падении токоведущего провода на землю в грунте Земли возникает процесс растекания электрического тока.
Анализ процессов растекания электрического тока в грунте лежит в основе теории заземляющих устройств и сводится к выявлению распределения потенциалов в окрестности заземлителя.
Наиболее простым является случай, когда ток замыкания IЗ растекается в однородном грунте через полусферический заземлитель с радиусом rЗ равномерно по всем направлениям (рис.1).
Рис. 1. Процесс растекания электрического тока в грунте
Рассмотрим величину разности потенциалов (напряжения), которая может возникнуть между произвольной точкой с координатой x, расположенной в окрестности заземлителя, и бесконечно удалённой точкой (с координатой x = ?): UХ = ?Х - ?? , потенциал которой условно принимают равным нулю. Поэтому UХ = ?Х .
Согласно закону Ома в дифференциальной форме напряженность электрического поля EХ = jХ ? ,
где jХ = IЗ / SХ - плотность тока через полусферическую поверхность SХ = 2?x2, x - радиус воображаемой полусферы, ? - удельное электрическое сопротивление грунта.
Сопротивление ? зависит от вида грунта, его структуры, влажности и температуры. При увеличении влажности грунта ? обычно уменьшается, а при его промерзании - значительно увеличивается.
Падение напряжения в элементарном слое грунта толщиной dx dUX = EXdx = jХ ?dx ={IЗ?/(2?x2)}dx.
Интегрируя полученное выражение по всему расстоянию от данной точки x до бесконечно удалённой точки, получаем зависимость величины напряжения (или потенциала) от расстояния до заземлителя:
(1)
Полученная зависимость показана на рис. 1.
Область грунта вокруг заземлителя, в пределах которой возникает практически заметная разность потенциала, называется зоной растекания электрического тока, за пределами которой расположена зона условно нулевого потенциала. Считают, что граница зоны растекания находится на расстоянии 20 м от места стекания тока в землю.
Сопротивление металлического заземлителя пренебрежимо мало, поэтому потенциалы всех его точек оказыв