Отчет по лабораторной работе по теме: «Заземление и зануление» Выполнили: Лапушкин С. С

Вид материала

4. Измерение распределения потенциалов
5. Производство измерения сопротивления заземления передвижных электроустановок
6. Производство измерения сопротивления центральных заземлителей
7. Меры электробезопасности при выполнении измерений
8. Измерение сопротивления изоляции электроустановок

Подобный материал:

1 2

3.1. Свойство грунта, как проводника электрического тока, характеризуется величиной его удельного сопротивления. Под удельным сопротивлением р понимается сопротивление кубика земли с ребром в 1 см или 1 м.

С целью получения достоверных сведений, необходимых при проектировании заземляющего устройства, на месте заложения заземлителя производят определение удельного сопротивления земли.

Определение удельного сопротивления земли расчетным путем с учетом всевозможных факторов, определяющих свойства земли весьма сложно, поэтому применяются натурные измерения.

Измерения производят в теплое время года в нескольких (не менее четырех) точках исследуемой площадки. В том случае, когда величина удельного сопротивления различных участков площадки отличаются менее чем на 30 %, принимают среднее значение удельного сопротивления. Если разница будет больше 30 %, то увеличением точек измерения устанавливают удельные сопротивления для нескольких отдельных участков исследуемой площадки.

Перед тем, как приступить к измерениям, необходимо убедиться в отсутствии посторонних токов в земле. Если такие токи будут обнаружены, то следует принять меры к их устранению (отключить электросварку, электрифицированный транспорт и т.п.).

При измерении следует применять напряжение 12-36 В, так как при более высоком напряжении возможно возникновение потенциалов опасных для людей и животных, особенно в зоне вспомогательного элктрода.

Если посторонние токи в земле оказывают помехи при измерении и возникает необходимость применения повышенного напряжения (220 - 380 В), то необходимо оградить район площадки, где установлен вспомогательный электрод, выставить охрану и принять другие меры, исключающие возможность появления людей и животных в опасной зоне.

3.2. Способы измерения удельного сопротивления земли

Применяется два способа измерения удельного сопротивления земли: метод контрольного электрода и метод четырех электродов (метод вертикального электрического зондирования ВЭЗ).

3.2.1. Метод контрольного электрода

Метод контрольного электрода заключается в том, что на участке земли, удельное сопротивление которого необходимо определить, забивается контрольный электрод. Для изготовления электрода и зондов используются: труба, уголок, круглая сталь. Зонд должен устанавливаться в зоне с нулевым потенциалом.

Сопротивление контрольного электрода можно определить способом амперметра - вольтметра, мостом или специальными приборами, предназначенными для измерения сопротивления заземлителя, (см. выше пункт 2.3.).

Измерив сопротивление контрольного электрода R_K₃., удельное сопротивление земли определяется по формуле:

(3.1.)

где L₃ - длина забитой в землю части электрода, см; d₃ - диаметр электрода, см.

Если в качестве контрольного электрода применяется труба длиной 2,5 м и диаметром 50 мм, забитая в землю так, что ее верхний конец находится ниже уровня земли на 0,7 м от поверхности, то удельное сопротивление земли вычисляют по формуле:

, (3.2)

Метод контрольного электрода в основном применяется при определении удельного сопротивления земли при проектировании одиночных или локализованных заземлителей (опоры воздушных линий и т.п.).

3.2.2. Метод четырех электродов

Для получения точных сведений об удельном сопротивлении на глубине земли применяется метод четырех электродов. Для этой цели может быть применен широко распространенный измерительный прибор МС-08, комплект геофизической аппаратуры АНЧ-3 или прибор Ф4103-М1. Схема установки ВЭЗ по методу четырех электродов приведена на рис.7.

Рис.7. Схема установки вертикального электрического зондирования методом четырех электродов

Расстояние «а» между электродами выбирается в зависимости от глубины, на которой необходимо измерить удельное сопротивление. Крайние электроды / и 4 располагаются на расстоянии, равном четырехкратной глубине, на которой измеряется удельное сопротивление земли.

Если потенциальные электроды 2 и 3 делят расстояние между токовыми на равные части, то удельное сопротивление земли определяется по формуле:

(3.3)

где R_x - показание прибора.

3.2.3. Задание по разделу 3. На учебном полигоне лаборатории методом четырех электродов с применением прибора МС-08 определить величину удельного сопротивления земли. По расположению электродов дать заключение для какой глубины определена эта величина.

4. ИЗМЕРЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ

Согласно [1] измерение распределения потенциалов не входит в объем испытаний заземляющих устройств и не является обязательным. Однако в отдельных случаях это измерение необходимо, так как распределение потенциалов обуславливает величину напряжения прикосновения и напряжения шага.

Распределение потенциалов по поверхности земли определяется также методом амперметра-вольтметра или с помощью измерителей сопротивления заземления типа МС-08 и М-416. Как правило, распределение потенциалов выражается в процентах от полного потенциала на заземлителе.

Для измерений используются те же схемы подключения измерительных приборов и вспомогательные электроды, что и при измерении сопротивления заземлителей (рис. 2 и 3). Применение общих измерительных устройств позволяет совместить процессы измерения сопротивления заземлителя и распределения потенциалов. В этом случае сначала производится измерение сопротивления заземлителя К, по методике, изложенной в разделе 2 настоящего пособия. Затем потенциальный электрод П помещают в различных точках поверхности земли, последовательно приближаясь к испытуемому заземлителю 3 (ссылка скрыта). При этом токовый электрод Т остается на месте, где он был установлен при измерении сопротивления заземлителя.

Потенциальный электрод в этом случае заглубляется в грунт на глубину не более 5-8 см и поэтому обладает повышенным сопротивлением. В связи с этим при измерении распределения потенциалов методом амперметра-вольтметра применение транзисторного или лампового вольтметра является обязательным.

Потенциал на поверхности земли в точке, удаленной от края испытуемого заземлителя на расстоянии X, по результатам приведенных измерений определяется по выражения (в %)

(4.1)

где <р_х - потенциал на поверхности земли на расстоянии X от заземлителя, В; <р, - полный потенциал заземлителя, В; R₃ - сопротивление заземлителя, В; R_x -кажущееся сопротивление заземлителя при расположении потенциального электрода П в точке X, Ом.

Сопротивление R_x (Ом) при использовании метода амперметра-вольтметра определяется по выражению

(4.2)

где U_v_х - показание вольтметра при расположении потенциального электрода в точке X, В; 1₃ - ток, стекающий с заземлителя, А.

При использовании измерителей МС-08 и М-416 сопротивление R_x определяется путем непосредственного отсчета со шкалы этих приборов.

Потенциалы определяются в точках, находящихся друг от друга сначала на расстоянии 5 м, а по мере приближения к заземлителю это расстояние постепенно уменьшается до 0,8 м.

В результате построения зависимости <р*_х - f(x) получается кривая распределения потенциалов вблизи испытуемого заземлителя.

По известному значению полного тока однофазного замыкания на землю I_J₃ \п кривой распределения потенциалов определяются напряжение прикосновения U и напряжение шага U_m.

Напряжение прикосновения при удалении от заземления на расстоянии X определяется по выражению (В)

(4.3)

Напряжение прикосновения будет максимальным, когда точка X находится в зоне нулевых потенциалов. При этом значение U _max (В) равно напряжению на заземлителе, т.е.

(4.4.)

Напряжение шага при величине шага Ах - 0,8м определяется по выражению (В)

(4.5.)

где φ_х + Δх - потенциал на поверхности земли на расстоянии (X + ΔХ) от края

заземлителя.

Значение напряжения шага будет максимальным, когда точка X находится над краем испытуемого заземлителя (Х=0), а другая точка - на удалении =0,8 м от заземлителя.

(4.6)

Значение величин U_пр и U_m позволяет более полно оценить условия

безопасности эксплуатации заземленных электроустановок и заземляющих устройств карьеров и приисков. При этом величины U_npmax и 1/_шта не должны превышать длительно допустимых значений напряжений прикосновения. .

5. ПРОИЗВОДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

При производстве измерений сопротивления передвижная электроустановка должна быть отключена от сети. Отключение электроустановок напряжением 6-10 кВ производится коммутационными аппаратами (выключателем и разъединителем) соответствующего приключательного пункта.

Отключение электроустановок напряжением до 1000 В производится коммутационными аппаратами (автоматическим выключателем и разъединителем) соответствующей трансформаторной подстанции.

Дальнейшие операции должны выполняться в следующей последовательности:

5.1. Выбирается направление разноса вспомогательных электродов с учетом конкретных условий местности.

В направлении разноса вспомогательных электродов не должно быть других естественных или искусственных заземлителей, имеющих электрическую связь с заземляющим устройством электроустановки и расположенных ближе 100 м от токового и 50 м от потенциального электродов. Если местные условия не позволяют выполнить это требование, тогда другие заземлители должны быть отсоединены от общего заземляющего устройства.

5.2. Разносятся вспомогательные электроды по одной из схем (однолуче-вой или двухлучевой) с соблюдением рекомендуемых расстояний [4] и соотношений между ними. Расстояния отмеряются от ближайшего края опорной поверхности электроустановки (понтона драги, ходовой тележки или базы экскаватора, салазок ПП или ПКТП). Опорная поверхность передвижных электроустановок карьеров и приисков является естественным заземлителем сложной формы. Поэтому выбор расстояний от них до вспомогательных электродов должен производиться как для контурного заземлителя.

5.3. Забиваются вспомогательные электроды в грунт на глубину не менее 0,5 м.

Электроды следует выполнять из одного или нескольких штырей, забиваемых в грунт ударами молотка. Количество штырей в одном электроде зависит от необходимого сопротивления электрода и удельного сопротивления поверхностного слоя земли. Практически в большинстве случаев сопротивление электрода достигается при забивании 1-2 штырей.

. Собирается схема измерительной установки по рис. 2 или рис. 3 в следующей последовательности: присоединяются соединительные провода к вспомогательным электродам; раскладываются соединительные провода до места расположения измерительных приборов; присоединяются провода к измерительным приборам и к отключенному источнику измерительного тока; присоединяются провода к испытуемому объекту.

Амперметр и вольтметр присоединяются к испытуемому объекту отдельными проводами, в противном случае при отсоединении проводов от испытуемого объекта вольтметр окажется под полным напряжением источника измерительного тока и может быть поврежден. Вольтметр должен располагаться как можно ближе к испытуемому объекту, чтобы исключить из результатов измерений падение напряжения в соединительных проводах.

При применении измерителей сопротивления заземления типа МС-08 или М-416 их необходимо располагать как можно ближе к испытуемому объекту. Их токовые и потенциальные зажимы необходимо присоединить к испытуемому объекту отдельными проводами равной длины и одинакового сечения, чтобы исключить погрешность вносимую соединительными проводами.

5.5. Убеждаются в отсутствии посторонних токов в землю. Для этого при отключенном источнике измерительного тока необходимо проверить по вольтметру напряжение между испытуемым объектом и потенциальным электродом. Если такое напряжение обнаружено, то его требуется устранить (например, путем отключения ближайшей электроустановки), либо изменить направление

взноса вспомогательных электродов. Если эти меры не приводят к исчезновению постороннего напряжения, следует повысить измерительное напряжение (если это допустимо по условиям электробезопасности) и измерительный ток с тем, чтобы падение напряжения на испытуемом объекте от постороннего тока составляло незначительную долю (3-5 %) от напряжения, наведенного измерительным током.

Измерители сопротивления МС-08 и М-416 генерируют измерительный ток с частотой, существенно отличающийся от промышленной частоты. Поэтому эти измерители помехозащищены от блуждающих токов частотой 50 Гц, что позволяет производить измерение сопротивления заземления даже при наличии посторонних токов в земле.

5.6. Производятся измерения сопротивления заземления испытуемого объекта. Для этого подключают понижающий трансформатор TV к питающей сети и плавно выводят регулировочное устройство R (рис.2), наблюдая одновременно за показаниями измерительных приборов. При этом необходимо обеспечить отклонения стрелок измерительных приборов на величину не менее 2/3 шкалы.

Недостаточный для получения необходимого отклонения стрелки Амперметра ток при полностью выведенном регулировочном устройстве свидетельствует о чрезмерно большом сопротивлении токового электрода. Уменьшить сопротивление токового электрода следует увеличением числа штырей или увеличением проводимости прилегающих к ним участков грунта путем их увлажнения обычной водой, раствором соли, щелочи или кислоты.

Для уменьшения экранирования штыри необходимо размещать в ряд или по контуру на расстоянии 1-1,5 м друг от друга. В некоторых случаях целесообразно пропорционально увеличить все расстояния в схеме расположения

электродов с таким расчетом, чтобы по крайней мере один из электродов оказался в месте, где можно ожидать хорошей проводимости грунта.

Недостаточное отклонение стрелки вольтметра при измерительном токе значительной величины свидетельствует о чрезмерно большом сопротивлении потенциального электрода. Для измерения сопротивления потенциального электрода достаточно (рис.8) провод токовой цепи отсоединить от испытуемого объекта и присоединить его к потенциальному электроду. В остальном схема не меняется, при этом потенциальный электрод становится испытуемым, а ранее испытуемый объект выполняет роль потенциального электрода. Сопротивлением заземления испытуемого объекта при измерении и определении сопротивления потенциального электрода допускается пренебречь, так как оно незначительно по сравнению с сопротивлением вольтметра. Сопротивление потенциального электрода по результатам измерения определится по выражению (2.1). Это сопротивление должно быть по крайней мере в 50 раз меньше внутреннего сопротивления вольтметра. В противном случае его необходимо уменьшить описанным выше способом.

Отсчеты по обоим Измерительным приборам должны производиться одновременно, при этом выполняется не менее трех отсчетов. Для каждой пары измерительных данных /₃ и Uy по выражениям (2.2) и (2.1) определяются напряжение U] и сопротивление заземления испытуемого объекта R₃. За расчетную величину сопротивления R₃ принимается средняя арифметическая величина совокупности сопротивлений, определенных по результатам отсчетов.

5.7. После выполнения всех измерений и расчетов схема разбирается, если результаты измерений не вызывают сомнений. Измерительная схема разбирается в обратной последовательности: отключаются соединительные провода от испытуемого объекта и от измерительных приборов; провода сматываются; отсоединяются провода от токового и потенциального электродов.

6. ПРОИЗВОДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

При производстве измерений испытуемый центральный заземлитель должен быть полностью отсоединен от заземляющей сети карьера.

Если на карьере используется всего один центральный заземлитель, все электроустановки карьера, подсоединенные к общему заземляющему устройству, должны быть на время выполнения измерений отключены от сети, что производится отключением отходящих фидеров на ГПП.

При наличии на карьере нескольких соединенных между собой центральных заземлителей отключение электроустановок и отходящих фидеров на ГПП может не производиться. В этом случае каждый центральный заземлитель ис-пытывается отдельно.

Сопротивление центрального заземлителя должно измеряться на всех его выводах в местах их присоединения к заземляющей сети.

Если центральный заземлитель состоит из искусственного и присоединенного к нему естественного заземлителей, следует измерить отдельно сопротивление искусственного заземлителя, а затем всего сложного заземлителя в целом. При этом с нормой сопротивления должно сравниваться измеренное сопротивление всего сложного заземлителя.

Для измерения сопротивления центрального заземлителя необходимо после его отсоединения от заземляющей сети последовательно выполнить пункты 5.1-5.6 настоящего пособия.

Для измерения распределения потенциалов выполняются последовательно следующие операции:

6.1. Потенциальный электрод (П) устанавливается последовательно к нескольких точках с приближением к испытуемому заземлителю (рис. 2). Расстояние между соседними точками должно быть 5 м, по мере приближения к заземлителю это расстояние постепенно уменьшается до 0,8 м.

6.2. Для каждой установки потенциального электрода определяется кажущееся сопротивление R_x.

При использовании метода амперметра-вольтметра сопротивление R_x определяется по выражению (4.2).

При использовании измерителей сопротивления .заземления МС-08 и М-416 сопротивление R_x определяется непосредственно по шкале этих приборов.

6.3. Для каждой установки потенциального электрода определяется потенциал на поверхности земли φ*_х (в %) по выражению (4.1).

6.4. Строится кривая распределения потенциалов на поверхности земли около заземлителя φ*_х = f(x).

6.5. Для максимально возможного тока замыкания на землю по выражениям (4.4) и (4.6) определяются наибольшие значения напряжения прикосновения и напряжения шага.

Результаты измерений оформляются актами и заносятся в паспорт центрального заземлителя.

6.6. Схема экспериментальной установки разбирается в последовательности, изложенной в п. 5.7 настоящих рекомендаций.

7. МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ИЗМЕРЕНИЙ

7.1. Работы по измерениям электрических характеристик заземляющих устройств должны выполняться в соответствии с требованиями ПТЭ [2] и ПОТ РМ [3].

7.2. Персонал, выполняющий измерения, должен предварительно составить и согласовать с руководством предприятия программу работ с указанием схемы и приборов для проведения измерений.

7.3. Состав бригады, выполняющей измерения, с указанием фамилий, должностей и групп по электробезопасности, должен быть утвержден лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия или цеха. Все работы должны выполняться по наряду не менее чем двумя лицами электротехнического персонала, одно из которых должно иметь группу по электробезопасности не ниже IV, остальные - не ниже III.

7.4. При измерениях с использованием вынесенных за пределы заземляющего устройства вспомогательных электродов должны быть приняты меры для защиты работающих от воздействия полного напряжения на заземлителе при стекании с него тока однофазного замыкания. При измерениях электрических параметров центрального заземлителя последний должен быть отсоединен от общей сети заземления карьера.

7.5. Персонал, выполняющий измерения, должен работать в диэлектрических ботах и перчатках, пользоваться инструментом с изолирующими ручками и соблюдать все другие меры безопасности согласно ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей. При сборке измерительных схем следует соблюдать последовательность соединения проводов токовой и потенциальной цепей: сначала должны присоединяться проводники к вспомогательным электродам (токовому и потенциальному), а затем - к соответствующим клеммам измерительного прибора и от него - к испытуемому заземлителю. Лицо, непосредственно выполняющее измерения, должно визуально убедиться в том, что схема собрана правильно и к вспомогательным электродам никто не прикасается, и только после этого может приступить к производству измерений.

7.6. При измерениях методом амперметра-вольтметра при напряжении 220 В и выше на токовом электроде может быть напряжение, значительно превышающее величину, безопасную для работающих. В этом случае рядом с токовым электродом должны быть вывешены соответствующие предупредительные плакаты и при возможности назначен наблюдающий.

7.7. По окончании работ измерительная схема должна разбираться в обратной последовательности: сначала отсоединяются провода от заземляющего устройства, затем - от измерительного прибора, далее - сматываются провода и в завершении они отсоединяются от токового и потенциального электродов.

8. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

8.1. Основные теоретические положения

По окончании монтажа или ремонта электроустановки перед пробным включением ее под напряжение и сдачей в эксплуатацию производится испытание состояния изоляции. Изоляция периодически измеряется также в процессе эксплуатации. Измерение изоляции производится как отдельных ее элемен-

тов, так и установки в целом; как между проводами, так и между проводами и землей.

Значения минимально допустимых сопротивлений изоляции электроустановок, аппаратов, вторичных цепей и электропроводок до 1 кВ приводятся в 121. Для силовых кабелей до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции не нормируется.

Нулевые провода должны иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводов.

Если сопротивление изоляции в сети, находящейся в эксплуатации, снижается до 30 % нормального ее значения, то такая сеть подлежит безотлагательному ремонту.

При выполнении измерений в силовых сетях необходимо отключить все электродвигатели, аппараты, приборы и т.п. В осветительных сетях должны быть подключенными к сети осветительная аппаратура, штепсельные розетки, выключатели и групповые щитки, а лампы и предохранители удалены.

8.2. Измерение сопротивления изоляции

Распространенным прибором является мегомметр, в котором используется магнитоэлектрическая машина, приводимая во вращение вручную посредством рукояти. В этом случае испытание изоляции производится при напряжении, близком к рабочему, что значительно повышает точность измерения.

Напряжение мегомметра при испытании изоляции электроаппаратов на напряжение до 380 В - 500 В, свыше 380 В - 1000 В; кабелей на напряжение до 1 кВ - 2,5 кВ. Силовые кабели напряжением выше 1 кВ испытывается повышенным напряжением.

Перед тем, как приступить к измерению изоляции мегомметром необходимо выполнить предусмотренные в этом случае мероприятия, обеспечивающие безопасность работы. Пред началом работы проверяется исправность мегомметра. Делается это следующим образом: при разомкнутых концах проводов, отсоединенных от объекта испытания, при вращении рукоятки прибор должен показать не менее 10000 МОм, а при замкнутых - нуль.

Прибор имеет три зажима с надписями: «Линия», «Земля» и «Экран». Зажимы «Линия» и «Земля» присоединяются к проверяемому объекту и земле, когда испытывается сопротивление изоляции по отношению к земле. При испытании изоляции проводников относительно земли проверяется каждый провод. При измерении изоляции проводников относительно друг друга они подключаются: один к зажиму «Линия», а другой к зажиму «Земля».

По окончании измерения сопротивления изоляции, например, кабеля мегомметром необходимо кабель разрядить на землю.

Запрещается производить измерения мегомметром в следующих случаях: на одной цепи двухцепной воздушной линии напряжением выше 1000 В, в то

время как другая находится под напряжением; на одноцепной линии, если она хотя бы на небольшом участке идет параллельно с работающей линией напряжением выше 1000 В; во время грозы и при ее приближении.

Рекомендуется вначале определить общее сопротивление изоляции установки.

Если измерение показало, что сопротивление изоляции установки не удовлетворяет требованиям, то для нахождения места повреждения измеряют сопротивления изоляции отдельных участков, при последовательном удалении от источника энергии к потребителю.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из важнейших обязанностей административно-технического персонала является обеспечение безопасной и безаварийной эксплуатации электроустановок предприятий. Успешное выполнение этой задачи невозможно без четкого представления конструктивных особенностей эксплуатируемых электроустановок, назначение и механизма действия тех или иных защитных мер электробезопасности, требований к ним действующих нормативно-технических

документов.

Основным нормативным документом прямого действия, регламентирующим устройство электроустановок до и выше 1000 В, являются ПУЭ. Разделы ПУЭ, относящиеся к заземлению и защитным мерам электробезопасности, систематизируют многолетнюю практику проектных институтов и монтажных организаций, обобщивших огромный опыт создания и эксплуатации отечественных электроустановок. ПУЭ ориентированы на инженеров и техников, занятых проектированием, монтажом и эксплуатацией электрооборудования. Студентам вузов детально разобраться в положениях ПУЭ бывает достаточно сложно.

Кроме того, устройство и принцип действия, а также порядок работы с измерительными приборами отражаются заводами-изготовителями в инструкциях, которые являются для студентов, как правило, труднодоступными.

В связи с этим авторы настоящего методического пособия предприняли попытку доступно изложить в сжатой форме назначение, механизм действия и требования к используемым в различных электроустановках защитным мерам электробезопасности. Также авторы постарались в концентрированном виде изложить методические указания по выполнению различных измерений и порядок работы с некоторыми измерительными приборами, применяемыми в области электробезопасности.

По мнению авторов, настоящее методическое пособие будет весьма полезно студентам специальностей ЭГП и ГМЭ при изучении дисциплин и при подготовке дипломных проектов.

Blog

Отчет по лабораторной работе по теме: «Заземление и зануление» Выполнили: Лапушкин С. С