37988

Исследование сопротивления заземляющих устройств

Лабораторная работа

Физика

Измерить сопротивление заземления нулевого провода учебного корпуса определить сопротивление грунта изучить методику расчета сопротивления заземляющего устройства. Штатное заземление нулевого провода учебного корпуса измерители сопротивления заземлений МС08 М416 Ф4103М1 зонд и вспомогательный заземлитель. В этом случае если человек стоит на земле цепь тока замыкается через землю причем величина тока проходящего через человека зависит от режима нейтрали сети сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли.

Русский

2013-09-25

373.5 KB

30 чел.

181

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  №  8

Исследование сопротивления заземляющих

устройств

  1.  КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

1.1. Целевая установка. Измерить сопротивление заземления нулевого провода учебного корпуса, определить сопротивление грунта, изучить методику расчета сопротивления заземляющего устройства.

1.2. Материальное обеспечение. Штатное заземление нулевого провода учебного корпуса, измерители сопротивления заземлений МС-08,  М-416, Ф4103-М1, зонд и вспомогательный  заземлитель.

1.3. Теоретическая часть. В электрическом снабжении береговых предприятий и судов широко применяются трехфазные электрические сети переменного тока. Поражение человека при случайном прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, схемы самой сети, режима нейтрали. качества изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т.д.

Схемы прикосновения человека к сети могут быть различными, однако наиболее характерными являются схемы двухфазного и однофазного прикосновения (см. рис.8.1)

Во всех случаях напряжение прикладывается к цепи человека, куда входят сопротивление тела, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек. Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека, называется напряжением прикосновения Uh.

Ток, проходящий через тело человека, равен

                                                         (8.1)

Рис. 8.1. Схема прикосновения человека к токоведущим частям

трехфазной сети

а - двухфазное прикосновение; б, в - однофазное прикосновение;

ZA, ZB, ZC - полное сопротивление проводов относительно земли.

где Rh  - сопротивление человека - нелинейная величина, зависящая от многих факторов.

При переменном токе частотой 50 Гц опасной для человека является сила тока более 10 мА.

Наибольшую опасность представляет двухфазное прикосновение, так как в этом случае напряжение прикосновения равно линейному напряжению сети, а ток,  проходящий через человека

                                                 (8.2)

где Uл - линейное напряжение сети, В;

      Uф - фазное напряжение сети, В.

Такие случаи прикосновения на практике сравнительно редки, чаще происходит случайное прикосновение человека к одной фазе трехфазной сети. Это может иметь место, например, при прикосновении  к нетоковедущим частям электроустановок (корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т.д.), оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции. В этом случае, если человек стоит на земле, цепь тока замыкается через землю, причем величина тока, проходящего через человека, зависит от режима нейтрали сети, сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли. Нейтраль источника питания трехфазной сети может быть изолированной и глухозаземленной.

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора,  не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкости сети, трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление. Такие сети обычно применяются на судах.

Сеть с глухозаземленной нейтралью характеризуется тем, что точка источника питания соединена с землей через малое сопротивление  Ro.

Схемы однофазного прикосновения к токоведущим частям приведены на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Однофазное включение человека в сеть

 а - с изолированной нейтралью; б - с глухозаземленной нейтралью.

В сетях с изолированной нейтралью цепь тока,  протекающего через человека, касающегося фазы, включает сопротивления изоляции и емкости фаз относительно земли (рис.8.2, а). На каждом участке  длины кабеля изоляция имеет конечное активное сопротивление r и каждый участок кабеля вместе с землей образует емкость С,  которые распределены по всей длине провода. При расчете установившегося тока через тело человека эти распределения проводимости и емкости принимают сосредоточенными.

В общем случае сопротивление изоляции и емкость фаз относительно земли несимметричны rА  rB  rC и СА СВ СС. При равенстве сопротивлений изоляции и емкостей фаз относительно земли, т.е. rA = rB = rC = r и СА = СВ С = С ток, проходящий через тело человека, случайно прикоснувшегося к фазе  А при нормальном режиме работы, равен

,                                                        (8.3)

где 1 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях (обувь, пол и т.д.);

- полное сопротивление фаз относительно земли. Оно уменьшается с увеличением протяженности сети.

Для обеспечения безопасности сеть с изолированной нейтралью должна иметь высокое сопротивление. В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) сопротивление изоляции на каждом участке между двумя последовательно установленными предохранителями или за последним предохранителем в сетях напряжением до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм на фазу. Для судовых электрических сетей нормы сопротивления изоляции рассчитываются в соответствии с ГОСТ 5.6016 «Методика расчета норм сопротивления изоляции судовых электрических сетей» в зависимости от количества электротехнических изделий, имеющих между собой электрическую связь во время измерения.

В процессе эксплуатации под действием влаги, едких паров, пыли и других факторов сопротивление изоляции снижается. Ее состояние должно периодически контролироваться, например, с помощью мегаомметра М-110. Для судовых сетей снижение сопротивления изоляции ниже 0,75 нормы не допускается. Емкостные токи утечки компенсируют включением индуктивности в нейтраль.

В городских разветвленных сетях с большим числом потребителей сопротивление изоляции вследствие воздействия различных случайных причин мало, а емкость, наоборот, велика. То есть сопротивление фазы относительно земли намного меньше сопротивления человека Z < Rh.

При этом выражение (8.3) получает вид

,       (8.4)

т.е. человек, касаясь фазы, окажется под фазным напряжением. При аварийном режиме работы сети,  когда возникает глухое замыкание одной фазы на землю через малое активное сопротивление R3, токоведущие части, которых может касаться человек в процессе работы, оказываются под напряжением, а напряжение исправных фаз относительно земли возрастает  до линейного (рис. 8.3).

Рис.8.3. Глухое замыкание фазы на землю в сети

с изолированной  нейтралью

В этом случае ток, проходящий через человека при прикосновении к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, равен

                       (8.5)

 

где  I3 - сила тока однофазного замыкания на землю, а при прикосновении к исправной фазе

                                                        (8.6)

Поэтому в разветвленных городских сетях нецелесообразно делать нейтраль изолированной - ее глухо заземляют (рис. 8.2,б). Сопротивление заземления нейтрали должно быть не более 2, 4 и 8 Ом при линейном напряжении 660, 380 и 220 В соответственно.

Глухое замыкание одной фазы на землю в сети с глухозаземленной нейтралью мало изменяет напряжение фазы относительно земли, т.е. в этом случае человек, касающийся исправной фазы, попадает под фазное напряжение, а ток, проходящий через человека, равен

              (8.7)

Для снижения опасности  поражения человека током в случае его прикосновения к токоведущим частям, случайно оказавшимся под напряжением, применяют защитное заземление, зануление и другие средства защиты по ГОСТ 12.1.009.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Такими частями могут быть корпуса электрических машин, трансформаторов, каркасы распределительных щитов, металлические оболочки кабелей и др.

В электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз доп. не должно превышать 4 Ом,  при суммарной мощности источника питания (трансформаторов, генераторов) не более 100 кВА R3 доп.  10 Ом.

На судах в соответствии с правилами Регистра защитное заземление на корпус судна должно выполняться медной проволокой с площадью сечения равной (0,5…1) от сечения жилы подводящего кабеля.

Защитное действие заземления состоит в том, что оно перераспределяет ток замыкания между заземляющим устройством и человеком (рис.8.4). При этом сила тока замыкания на землю из-за малой величины сопротивления защитного заземления (Rз= 4 Ом) по сравнению с сопротивлением тела человека (Rh= 1000 Ом) существенно превышает силу тока, проходящего через человека.

Рис. 8.4. Схема прикосновения человека к корпусу заземленного            оборудования, оказавшегося под напряжением в результате пробоя фазы

Защитное заземление эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю I3 не увеличивается с уменьшением сопротивления замыкания R3, т.е. только для сетей с изолированной нейтралью. Ток глухого замыкания на землю здесь определяется проводимостью изоляции исправных фаз. В сетях с заземленной нейтралью защитное заземление неэффективно, т.к. из-за малого сопротивления нейтрали  Ro ток  I3 резко возрастает. Лишь в сетях с напряжением выше 1000 В защитное заземление находит применение, т.к. здесь замыкание на землю является  коротким замыканием, приводящим к срабатыванию максимальной токовой защиты.

Для обеспечения безопасности эксплуатации сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В в них применяется зануление. т.е. преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым проводом.

Повторное заземление нулевого провода выполняется с целью резервирования в случае его обрыва, а также для снижения напряжения на корпусе в момент пробоя фазы. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает  максимальная токовая защита. Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превышать не менее, чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключения с обратнозависимой от тока характеристикой.

Защитное заземление  выполняют:

- во всех случаях при переменном номинальном напряжении 380 В и выше и постоянном напряжении 440 В и выше;

- при номинальном переменном напряжении от 42 до 380 В и постоянном - от 110 до 440 В в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных,  в наружных установках (ГОСТ 12.1.030).

Заземляют либо корпуса электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью, либо нейтраль в сетях с глухозаземленной нейтралью, соединяя их  проводником с заземлителем (рис. 8.5)

Рис. 8.5.Принципиальная схема защитного заземления

а - в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б - в сети

с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 - заземляемое оборудование;

2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего

заземления (заземления нейтрали источника тока)

Заземляющее устройство - это совокупность конструктивно объединенных заземляющих устройств проводников и заземлителя. Заземлителем называются одиночные или объединенные в группу металлические проводники электрического тока (электроды), находящиеся в грунте и имеющие с ним электрический контакт. Различают естественные и искусственные заземлители. Естественные заземлители - это металлические заглубленные конструкции (за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов) или арматура железобетонных конструкций. Искусственные заземлители предназначены только для заземления, в качестве их используют: вертикальные электроды - отрезки труб, стержни диаметром до 20 мм, уголки, стальные полосы длиной 2 - 5 м и с толщиной стенок 3,5 мм и более, ввертываемые или  забиваемые вертикально в землю; горизонтальные полосы  - стальные полосы и стержни, укладываемые горизонтально в траншеи на глубину 0,5 - 0,7 м. Ток, стекая с электрода в землю, растекается по значительному ее объему. Пространство вокруг электрода, в котором наблюдается растекание тока замыкания, представляет собой поле растекания. Растекание тока в грунте зависит от размеров заземлителя, площади его контакта с грунтом, свойств грунта, его удельного сопротивления (Омм), которое всегда больше сопротивления заземлителя. Потенциал на поверхности земли вокруг электрода уменьшается от максимального  max   = I3R3 непосредственно у электрода до 0 на значительном удалении от него (для практических целей применяют расстояние 20 м от заземлителя).

Если человек, находясь на расстоянии от заземлителя, прикоснется к заземленному оборудованию, оказавшемуся под напряжением (рис.8.6), напряжение прикосновения будет равно:

=(Uз - x) = (max - x) = max = Iз Rз ,    (8.8)

где   = (max - x)/max -   коэффициент напряжения прикосновения, зависящий от конструкции заземлителя и места нахождения человека.

Напряжение прикосновения по мере удаления от места заземления возрастает.

Напряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек и находящимися одна от другой на расстоянии шага, называется шаговым напряжением.

Человек, находясь в поле растекания тока заземлителя, может оказаться под напряжением шага (рис.8.6):

Uш = (x  - x+c) = Iз  Rз 1 ,    (8.9)

где - коэффициент напряжения шага, учитывающий форму кривой уменьшения потенциала по мере удаления от заземлителя.

Ток, протекающий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному оборудованию, равен

,     (8.10)

Он снижается с уменьшением сопротивления заземления и коэффициента напряжения прикосновения .

Рис. 8.6. Растекание тока в грунте вокруг заземлителя

Правильно рассчитанное защитное заземление должно снижать до допустимых величин напряжение прикосновения Uh и напряжение шага Uш, т.е.

UhUh доп;  UшUш доп;     (8.11)

где Uh доп, Uш  доп - предельно-допустимые значения напряжений прикосновения и шага.

В литературе [33] приведены расчетные формулы для определения величины сопротивления растеканию тока заземлителей разных типов. Расчет проводится в следующей последовательности:

1) Определяют удельное сопротивление грунта по справочным таблицам в зависимости от вида грунта, глубины заложения заземлителя, климатических условий (см. табл.8.1), либо измеряют. В последнем случае для обеспечения нормативного сопротивления заземляющего устройства в наихудших условиях вымывания или промерзания грунта в формулы необходимо подставить расчетное значение расч

расч=  изм ,                 (8.12)

Таблица 8.1

Приближенные значения удельных электрических сопротивлений грунтов

Грунт

Удельное электрическое сопротивление. Ом.м

пределы колебаний

при влажности 10-12% к массе грунта

Песок

400 - 700

700

Супесок

150 - 400

300

Суглинок

40 - 150

100

Глина

8 - 70

40

Чернозем

9 - 530

200

где изм - измеренное удельное  сопротивление грунта;

  - климатический коэффициент (см.табл.8.2).

2) Определяют сопротивление одиночного заземлителя  Ro. Для одиночного трубчатого или стержневого заземлителя, расположенного вертикально у поверхности грунта

,                  (8.13)

Таблица 8.2

Значения расчетных климатических коэффициентов

сопротивления грунта

Характер грунта

Глубина заложения заземлителя, м

1

2

3

Суглинок

0,8 - 3,9

2,0

1,5

1,4

Садовая земля до глубины 0,6 м, ниже слой глины

0 - 3

-

1,3

1,2

Песок

0 - 2

2,4

1,6

1,2

Глина

0 - 2

2,4

1,4

1,2

Примечание. Значениями коэффициента 1 пользуются в случае, если сопротивление грунта измерялось при большой влажности; 2 - при средней влажности; 3 - при сухом грунте.

где l - длина заземлителя, м;

     d - ширина заземлителя, м.

Для такого же заземлителя, заглубленного вертикально в грунт на расстоянии от поверхности to 0,5 м

Ом,             (8.14)

где   - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.

3) Находят сопротивление горизонтальной соединительной полосы Rп. Если она находится на поверхности грунта, то используют формулу

,  Ом                        (8.15)

где lпол - длина полосы, м;

     bпол - ширина полосы, м, blпол.

Длина полос при размещении заземлителей в ряд lпол=а(n-1), м, при размещении по контуру lполn, где а - расстояние между заземлителями, n - количество заземлителей.

Если же полоса заглублена в грунт на расстояние от поверхности to, то расчет ведут по формуле

,     (8.16)

4) Определяют сопротивление группового заземлителя Rгр, т.е. заземлителя, состоящего из нескольких параллельно соединенных с помощью полос одиночных заземлителей. При одинаковых размерах заземлителей, если расстояние между ними более 40 м, сопротивление группового  заземлителя без учета влияния соединительной полосы   равно

,      (8.17)

Если расстояние между электродами менее 40 м, поля растекания токов как бы накладываются одно на другое, а потенциальные  кривые взаимно пересекаются и, складываясь, образуют суммарную потенциальную кривую. Плотность тока на общих участках увеличивается, что приводит к увеличению сопротивления растекания. Поэтому действительное сопротивление группового заземлителя Rгр д без учета  влияния  соединительной полосы равно

,      (8.18)

где в - коэффициент использования группового заземлителя или коэффициент экранирования (см.табл.8.3).

5) Определяют действительное сопротивление соединительных полос Rсп д

,      (8.19)

где г - коэффициент использования горизонтальной соединительной полосы  (см. табл.8.4) и вертикальных заземлителей

6) Общее сопротивление заземления, выполненного из стержневых заземлителей, объединенных соединительными полосами равно

     ,     (8.20)

Сопротивление заземления измеряют не реже одного раза в год в периоды наименьшей проводимости: летом при наибольшем просыхании грунта или зимой при наибольшем промерзании грунта, а также при перестановке оборудования и ремонте заземлителей. Если измерение покажет, что сопротивление

Таблица 8.3

Коэффициент  использования в вертикальных стержневых заземлителей без учета влияния полосы связи

Число за-

Отношение  расстояний между заземлителями к их длине а/l

землителей

1

2

3

1

2

3

Заземлители размещены в ряд

Заземлители размещены по контуру

2

0,85

0,91

0,94

-

-

-

4

0,73

0,83

0,89

0,69

0,78

0,85

6

0,65

0,77

0,85

0,61

0,73

0,80

10

0,59

0,74

0,81

0,56

0,68

0,76

20

0,48

0,67

0,76

0,47

0,63

0,71

40

-

-

-

0,41

0,58

0,66

60

-

-

-

0,39

0,55

0,64

100

-

-

-

0,36

0,52

0,62

                                                            Таблица 8.4.

Коэффициент использования г горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные стержневые заземлители

Число заземлителей

Отношение расстояний между заземлителями к их длине а/l

1

2

3

1

2

3

Стержневые заземлители размещены в ряд

Стержневые заземлители размещены по контуру

2

0,85

0,94

0,96

-

-

-

4

0,77

0,84

0,92

0,45

0,55

0,70

6

0,72

0,80

0,88

0,40

0,48

0,64

10

0,62

0,75

0,82

0,34

0,40

0,56

20

0,42

0,56

0,68

0,27

0,32

0,45

40

-

-

-

0,22

0,29

0,39

60

-

-

-

0,20

0,27

0,36

100

-

-

-

0,19

0,23

0,33

заземляющего устройства R3 возросло, его следует привести в соответствии с нормой путем солевой обработки грунта, добавления в грунт (около заземлителей) хорошо сохраняющих влагу веществ, увлажнения грунта, забивки дополнительных электродов или глубинных металлических свай, устройства выносного контура заземления в зоне высокой проводимости грунта и др.

Для измерения сопротивления заземления применяют обычно измеритель заземления МС-08, основанный на компенсационном методе. Для выполнения измерений необходимо иметь два вспомогательных электрода длиной l 0,8 м, которые изготавливают обычно из круглой стали диаметром 15 - 20 мм.

Один из электродов - зонд 3 должен забиваться в грунт на расстоянии не менее 20 м от исследуемого заземлителя, а второй электрод - вспомогательный заземлитель В - на расстоянии не менее 10 м за зондом (рис. 8.7).

Принципиальные схемы измерения сопротивления заземления по методу амперметра-вольтметра и про компенсационному методу показаны на рис. 8.7 и 8.8.

Рис. 8.7. Принципиальная схема измерения сопротивления заземления

по методу амперметра и вольтметра

а - источник электроэнергии; А - амперметр; V - вольтметр;

Rх - измеряемое сопротивление заземления; З - зонд;

   В - вспомогательный заземлитель.

Рис. 8.8. Принципиальная схема измерения сопротивления заземления

по компенсационному методу:

Iк - компенсирующий ток;  I3 - ток в измерительной цепи;

Тр - трансформатор.

С использованием приведенных формул и таблиц можно спроектировать заземляющее устройство и условия обеспечения заданного сопротивления. При этом число заземлителей находят методом последовательного приближения, приняв предварительно коэффициент использования заземлителей = 1,0. Затем по табл. 8.3 и 8.4 уточняют значение в для данной конструкции и уточняют число заземлителей n. Расчет продолжают до получения разницы между последними расчетными числами заземлителей ni - ni-1 1.

  1.  МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

2.1. Лабораторную работу выполняет бригада в количестве не более двух студентов.

2.2. Перед началом выполнения работы  изучите полностью настоящие методические указания. Обратите внимание на особенности приборов МС-08,  М-416, Ф4103-М1 и порядок работы с ними. Ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с приборами. Для записи результатов эксперимента подготовьте табл.8.5 и 8.6. Получите у преподавателя задание на выполнение работы. В ходе лабораторной работы измеряется сопротивление заземлителя нулевого провода учебного корпуса, а также удельное сопротивление грунта. Для этого рядом с корпусом в грунт без заглубления вбиты зонд, вспомогательный и дополнительный заземлители из прутка d = 20мм и длиной l = 1,0 м каждый. Расстояние между дополнительным и вспомогательным заземлителями равно 20  м.

В работе используются измерители сопротивления заземлений МС-08,   М-416, Ф4103-М1 (по заданию преподавателя).

В приборе МС-08 использован метод амперметра и вольтметра (рис.8.7, 8.9). Амперметр и вольтметр конструктивно выполнены в виде магнитоэлектрического мегометра, имеющего две рамки, одна из которых включена как амперметр между измеряемым сопротивлением и вспомогательным заземлителем, а вторая, как вольтметр, между измеряемым сопротивлением и зондом. При этом показания шкалы прибора 1 пропорциональны измеряемому сопротивлению.

Источником электроэнергии в приборе МС-08 является встроенный генератор постоянного тока, приводимый в действие через редуктор рукояткой 2 (см. рис.8.9). Для того чтобы избежать возникновения электролиза воды в грунте при измерениях и использовать в конструкции прибора чувствительную магнитоэлектрическую схему, на валу генератора смонтированы два синхронных коммутатора, преобразующих постоянный ток в переменный (для внешней цепи) и переменный ток в постоянный, поступающий обратно в прибор. Прибор имеет три предела измерений: 0-1000, 0-100 и 0-10 Ом. Для перехода с одного предела на другой имеется переключатель 3 с положениями «х1», «х0,1», «х0,01».

Прибор имеет четыре режима 4: два токовых I1  и I2, два потенциальных Е1 и Е2. Для грубых измерений зажимы I1 и Е1 соединяют перемычкой и присоединяют к измеряемому объекту,  I2  присоединяют к вспомогательному заземлителю, Е2 - к потенциальному зонду. Соединения должны быть выполнены изолированными проводами. Для компенсации сопротивления зонда в приборе предусмотрены регулируемое ручкой 5 добавочное сопротивление и положение переключателя 3 «Регулировка».

Прибор М-416 основан на компенсационном методе измерения сопротивления заземления, который заключается в уравновешивании напряжения равным по величине и противоположным по направлению падением напряжения на известном сопротивлении (см.рис.8.8, 8.10).

Источником питания служат три соединенных последовательно элемента напряжением 1,5 В каждый. Для питания измерительных цепей прибора переменным током в нем имеется преобразователь постоянного тока в переменный. Измерительное устройство прибора снабжено индикатором А. Прибор имеет 4 диапазона измерений: 0,1 - 10 Ом, 0,5 - 50 Ом, 2 - 200 Ом, 10 - 1000 Ом. Для перехода с одного диапазона на другой используется переключатель В.

Для подключения измеряемого сопротивления, вспомогательного заземлителя и зонда на приборе имеется 4 зажима С, обозначенных цифрами 1, 2, 3, 4. Для грубых измерений зажимы 1 и  2 соединяются перемычкой и к ним присоединяют измеряемый объект. К зажиму 3 присоединяют зонд, а к зажиму 4 - вспомогательный заземлитель. Питание прибора  включается кнопкой Д, а ручка Е «Реохорд» служит для регулировки калиброванного сопротивления.

Измеритель сопротивления заземлений Ф4103-М1 предназначен для измерения сопротивления заземляющих устройств любых геометрических размеров, удельного сопротивления грунтов  и активных сопротивлений как при наличии помех, так и без них.

Электропитание измерителя осуществляется от девяти встроенных элементов 373 или от внешнего источника постоянного тока напряжением от 11,5 до 15 В.

Для подключения измеряемого сопротивления Rx , вспомогательного заземлителя В и зонда З (рис. 8.11) на приборе имеется четыре зажима, обозначенных Т1, П1, П2, Т2. Для грубых измерений зажимы Т1, П1 соединяются перемычкой и к ним присоединяют измеряемый объект. К зажиму П2 присоединяют зонд,  а к зажиму Т2 – вспомогательный заземлитель.

  1.  Последовательность выполнения работы

По указанию преподавателя измерения выполняются с помощью прибора МС-08 (п.1,2),  М-416 (п.3,4) или Ф4103-М1 (п.5,6).

1. Измерьте сопротивление заземления нулевого провода в учебном корпусе с помощью прибора МС-08, с этой целью:

  1.  установите прибор на ровной поверхности, откройте крышку;

2) присоедините провод от нулевой шины Rx1 к зажимам I1, F1, замкнутым перемычкой;

3) к зажиму I2 присоедините вспомогательный  заземлитель В, а к зажиму Е2 - зонд 3;

4) произведите компенсацию сопротивления зонда. Для этого переключатель 3 на приборе поставьте в положение «Регулировка» и, вращая ручку генератора 2 со скоростью около 135 об/мин, путем поворота головки реостата 5 установите стрелку прибора 1 на красную отметку шкалы;

5) поставьте ручку переключателя 3 в положение «Измерение2 «х1», т.е. на предел 1000 Ом;

6) вращая ручку генератора 2 со скоростью около 135 об/мин, произведите замер сопротивления заземления;

7) при незначительном отклонении стрелки прибора перейдите на шкалу 100 Ом, переключив ручку 3 в положение «х0,1», и замер повторите (п.6). Если и на этом диапазоне отклонение стрелки прибора незначительно, перейдите на шкалу 10 Ом, переключите ручку 3 в положение «х0,01» и снова повторите замер. Результат впишите в табл .8.5. Переключатель верните в положение »х1».

Если при измерении проявляется влияние блуждающих переменных токов (в виде колебания стрелки), то необходимо изменить число оборотов рукоятки генератора в ту или иную сторону, добиваясь спокойного и уверенного отклонения стрелки, соответствующего измеряемой величине. При этом число оборотов в минуту должно составлять 90 - 150.

2. Измерьте с помощью прибора МС-08 удельное сопротивление грунта.

С этой целью:

1) к зажимам I1, Е1, вместо заземления учебного корпуса подключите дополнительный заземлитель Rx2;

2) проведите замер сопротивления, выполнив операции, записанные в пунктах 6, 7 предыдущего раздела. Данные запишите в табл. 8.6;

  1.  верните прибор в исходное положение.

3. Измерьте сопротивление заземления нулевого провода в учебном корпусе с помощью прибора М-416.

С этой целью:

1) установите прибор на ровной поверхности, откройте крышку;

2) проконтролируйте питание прибора, т.е. установите переключатель В (см.рис.8.10) в положение «Контроль 5 Ом», нажмите кнопку Д и вращением ручки Е «Реохорд» добейтесь установления стрелки индикатора А на нулевую отметку. На шкале реохорда Е при этом должно быть показано 50,35 Ом;

3) присоедините провод от нулевой шкалы  Rx1 к зажимам 1, 2, замкнутым перемычкой;

4) к зажиму 3 присоедините зонд 3, а к зажиму 4 - вспомогательный заземлитель В;

                              Рис. 8.9. Измеритель заземления типа МС-08

1 - показывающий прибор; 2 - рукоятка генератора; 3 - переключатель

режимов работы прибора; 4 – зажимы; 5 - головка реостата

5) переключатель В установите в положение «х1»;

6) нажмите кнопку Д, вращая ручку Е «Реохорд», добейтесь максимального приближения стрелки индикатора А к нулю. Результат измерения равен произведению показания шкалы реохорда на множитель у переключателя В. Результат запишите в табл. 8.5;

Рис. 8.10. Измеритель заземления типа М-416

А- показывающий прибор; В- переключатель диапазонов;

С- зажимы; D- кнопка питания; Е- ручка реохорда

Рис. 8.11. Измеритель сопротивления заземления типа Ф4103-М1

7) если измеряемое сопротивление окажется больше 10 Ом, переключатель В установите в положение «х5», «х20» или «х100» и повторите операции, указанные в п.6;

8) верните прибор в исходное положение.

4. Измерьте с помощью прибора М-416 удельное сопротивление грунта

С этой целью:

Рис. 8.12. Принципиальная схема измерения сопротивления

заземлений с помощью измерителя Ф4103-М1

1) к зажимам 1, 2 вместо заземления учебного корпуса Rx1 подключите дополнительный заземлитель Rх2;

2) проведите замер сопротивления, выполнив операции, записанные в пунктах 5-8 предыдущего раздела. Данные запишите в табл.8.6.

5. Измерьте сопротивление заземления нулевого провода учебного корпуса с помощью прибора Ф4103-М1.

       С этой целью:

1) проверить напряжение источника питания. Для этого закоротить с помощью перемычек зажимы Т1, П1, П2, Т2,  установить переключатели в положение КЛБ и «0,3», а ручку КЛБ – в крайнее правое положение. Нажать кнопку ИЗМ. Если при этом лампа КП не загорается, напряжение питания в норме (см. рис. 8.11);

2) проверить работоспособность измерителя. Для этого, в положении КЛБ переключателя установить ноль ручкой УСТ 0, нажать кнопку ИЗМ, ручкой КЛБ установить стрелку на отметку «30». Не забывайте устанавливать переключатель в положение ОТКЛ после окончания работ для предотвращения разряда внутреннего источника питания;

3) по двухзажимной схеме (рис. 8.13) закоротить (соединить перемычками) зажимы Т1, П1 и П2, Т2 и подключить  провода от зажимов П1 и П2 к Rx1 и З;

4) установить необходимый диапазон измерений (30), затем провести установку нуля и калибровку по п. 2. Если при проведении калибровки стрелка находится левее отметки «30» уменьшить сопротивление токового электрода. Перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ2 и отсчитать значение сопротивления. Если стрелка под воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их вращением ручки ПДСТ.

5) При необходимости перейти на другой диапазон измерения, переключить ПРЕДЕЛЫ в необходимое положение. Установить ноль и откалибровать измеритель по п. 2. Затем перевести переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ2 и отсчитать значение сопротивления. Например, если стрелка показывает 5, а ПРЕДЕЛЫ установлены на отметке 1000, то сопротивление составит 500 Ом. Данные запишите в таблицу 8.5.

Рис. 8.13. Двухзажимная схема измерения сопротивления заземления

с помощью измерителя Ф4103-М1

6. Измерьте с помощью прибора Ф4103-М1 удельное сопротивление грунта.  

        С этой целью:

1) к зажимам П1, Т1 вместо заземления учебного корпуса Rx1 подключите дополнительный заземлитель Rx2, отсоедините перемычку между зажимами П2, Т2, дополнительно к зажиму Т2 подключите вспомогательный заземлитель В (рис. 8.12).

2) проведите замер сопротивления, выполнив операции, записанные в пунктах 4, 5. Данные занести в таблицу 8.7.

Таблица 8.5

Оценка сопротивления заземления нулевой шины учебного корпуса

Результат замеры Rx1, Ом

по  табл.8.2

R3 = Rx1

R3 доп.

Вывод о соответствии заземления

4

 5. Заполните табл.8.5 и сделайте вывод о соответствии исследуемого заземления требованиям ПУЭ и ГОСТ 12.1.030.

6. Рассчитайте по результатам замера удельное  сопротивление грунта:

    (8.21)

Дополнительный заземлитель, использованный при измерении дельного сопротивления, имеет следующие размеры:

d = 0,02 м, l = 1,0 м, t0 = 0.

При использовании прибора Ф4103-М1 расчет удельного сопротивления грунта выполняют по формуле:

                                     изм = 2Rx2a ,                                                    (8.22)

где а – расстояние между заземлителями в соответствии с вашим вариантом (табл. 8.7).

Результаты расчета приведите в табл. 8.6.

Таблица 8.6

Определение удельного сопротивления грунта

Результат замера Rx2, Ом

l, м

d

изм, Омм,

по формуле

8.21 или 8.22

 

по табл.8.2

расч= изм

, Омм,

по табл.8.1

1,0

0,02

7. Воспользовавшись приведенными выше формулами 8.12 - 8.20 и определенным экспериментально значением удельного сопротивления грунта расч  = изм, рассчитайте сопротивление заземления для заданного вам из табл. 8.7 варианта конструкции заземления.

2.4 Указания по подготовке отчета

Отчет готовится индивидуально каждым студентом и должен содержать:

  •  цель работы;
  •  заполненные таблицы результатов опытов, формы которых должны соответствовать табл.8.5 и 8.6;
  •  расчеты по формулам 8.13-8.20 сопротивления заземления для заданного варианта;
  •  основные выводы по проделанной работе, о соответствии рассчитанного значения сопротивления заземлителя требованиям ГОСТ 12.1.030 с рекомендациями по снижению сопротивления защитного заземления.

Таблица 8.7

Номер

варианта

Кол-во заземлителей, n

Размещение заземлителей

Расстояние между заземлителями,

а, м

Размеры заземлителей

Заглубление t0

l, м

d10-3, м

впол10-3

1

2

Ряд

8,0

4,0

20

4

0

2

4

То же

7,0

3,5

15

4

0

3

6

То же

9,0

3,0

12

5

0,5

4

10

То же

10,0

2,5

15

5

0,6

5

20

То же

6,0

2,0

18

6

0,7

6

4

Контур

9,0

3,0

20

5

0,8

7

6

То же

4,5

4,5

18

4

0,7

8

10

То же

6,0

3,0

18

5

0,6

9

20

То же

4,0

2,0

16

6

0,5

10

40

То же

5,0

2,5

15

4

0,5

3.МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

При работе с прибором МС-08 необходимо иметь в виду, что напряжение на клеммах может составлять 140 -150 В. Такое напряжение опасно для жизни человека. В связи с этим прикасаться к клеммам при вращении ручки генератора категорически запрещено.

Во избежание порчи прибора МС-08 нельзя вращать ручку генератора при положении переключателя «Регулировка» и отсоединенных исследуемом заземлителе и зонде.

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ

ГОТОВНОСТИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1. К какому разъему подключаются зажимы Т1, П1 при измерении удельного сопротивления грунта?

2. Какой метод положен в основу при использовании прибора М-416?

3. Чему равен ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к одной фазе, при симметричных сопротивлениях изоляции и емкости фаз относительно земли?

4. Как определить сопротивление заземления с помощью измерителя Ф4103-М1, если стрелка показывает 15 Ом, а пределы измерения установлены на отметке 300 Ом?

5. До какой величины допускается снижение сопротивление изоляции для судовых сетей?

6. Каким должно быть сопротивление заземления нейтрали при линейном напряжении сети 660, 380, 220 - В соответственно?

7. Какие допустимые пределы сопротивления заземляющих устройств установлены для сетей напряжением до 1000 В?

8. Во сколько раз согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превышать номинальный ток плавкой вставки предохранителя?

9. Какую величину (l) и толщину (в) должны иметь искусственные заземлители?

10. На каком расстоянии от заземлителя потенциал на поверхности земли вокруг электрода при растекании тока принимают равным нулю?

5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ГОТОВНОСТИ

К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. От каких факторов зависит поражение человека при случайном прикосновении к токоведущим частям электрической сети?

2. Назовите наиболее характерные силы прикосновения человека к сети. Охарактеризуйте опасности поражения током в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

3. Что такое защитное заземление? В чем заключается его защитное действие?

4. Какие требования предъявляются к сопротивлению заземляющих устройств?

5. Что такое зануление?

6. Что называется заземлителем?

7. От каких факторов зависят условия растекания тока в грунте?

8. Что такое напряжение прикосновения  и напряжение шага?

9. Как выполнить расчет заземляющего устройства?

10. Что понимается под коэффициентом использования заземлителей?

11. Как снизить сопротивление защитного заземления?

12. Какими приборами контролируется сопротивление защитного заземления? Какие методы положены в основу их действия?

13. Каков порядок измерения сопротивления заземляющего устройства?

Литература: [ 33].


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12273. Ақша айналысы және ақша жүйесі 166.5 KB
  КУРСТЫҚ ЖҰМЫС Тақырыбы: Ақша айналысы және ақша жүйесі. Кіріспе Көптеген шетел басылымдарында ақша айналымы деген ұғым кездеспейді. 90 – жылдардың орта шеңіне дейін ТМД – мүше елдердің басылымдарында ақша айналысы деген ұғымдарға анықтама беріліп ол бір – бі
12274. Қазақстан Республикасындағы ақша жүйесі 260 KB
  Жоспар Кіріспе I. Ақшаның мәні мен қызметтері Ақшаның пайда болуы мен қажеттілігі Ақша түрлері Ақшаның қызметтері және экономикадағы рөлі мен қазіргі жағдайдағы дамуы II. Ақша айналысы 2.1. Ақша айналысы мен заңы 2.2. Ақшаның метеалды
12275. Ақша айналысының кұрылымы 148 KB
  Мазмұны Кіріспе 1.Ақша айналымының түсінігі және мәні 1.1 Ақша айналымы және ақша айналымының заңы 1.2 Қолма – қол және қолма – қол емес ақша айналымдары 2. Ақша айналысының кұрылымы 2.1 Ақша массасы және оның жылдамдығы 2.2 Ақша агрегаттар...
12276. Ақша жүйесі және ақша айналымы 262 KB
  Тақырыбы: Ақша жүйесі және ақша айналымы Кіріспе Ақша ежелгі заманда пайда болды. Олар тауар өндірісінің дамуындағы бірденбір шарт өнім болып табылады. Тауар – бұл сату айырбастау үшін жасалынған еңбек өнімі оны өндірушілердің белгілі қоғамдық қатынастарын туды...
12277. Ақша қаражаттарының жалпы сипаттамасы. Есеп айырысу нысандары 81.5 KB
  Ақша қаражаттарының жалпы сипаттамасы. Есеп айырысу нысандары Барлық шаруашылық жүргізуші субъектілер өз ақша қаражаттарын банкі мекемелерінің тиісті шоттарында сақтап және міндеттемелері бойынша төлемдерін әдетте осы мекемелер арқылы ақшасыз нысанда ал қаже...
12278. Мемлекеттің монетарлы саясатының түрлері,құрылымы және мақсаттары 69.5 KB
  Жоспар Кіріспе I. Мемлекеттің ақшанесие саясатының дамуы. II. Мемлекеттің монетарлы саясатының түрлеріқұрылымы және мақсаттары. Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер Кіріспе Соңғы жылдары экономиканы комплексті реформа...
12279. Ақша түсінігі 217 KB
  Жоспар: І.Кіріспе Ақша түсінігі. 1 Ақшаның және экономикалық категория ретіндегі түсінігі экономикалық мәні 2 Несие ақшалар 3 Ақша қызметтері және олардың қазіргі жағдайындағы дамуы 4 Ақша айналысының заңдары 5 Қазақстан Республикасының ұлттық
12280. Нарықтық экономикады бағаның құралуы факторлары 88 KB
  Мазмұны: Баға құралуының теориялық аспектілері. Баға түсінігі және мағынасы. Нарықтық экономикады бағаның құралуы факторлары. Бағаның жіктелуі класификациясы Баға құралу үрдісіндегі мақсаттар.
12281. ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА ПРОФИЛОГРАММЫ ПРОФИЛЯ ПОВЕРЗНОСТИ 233 KB
  Лабораторная работа № 29 ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА ПРОФИЛОГРАММЫ ПРОФИЛЯ ПОВЕРЗНОСТИ ОБРАБОТКА ПРОФИЛОГРАММЫ Обработка профилогаммы производится с целью получения стандартизованных параметров шероховатости. Длина профилограммы L может содержать несколько базовы...