Экспериментальная часть. Лабораторная работа №3
Лабораторная работа №3 Оценка эффективности защитного заземления
Цель работы Оценка эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью и в трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В.
Содержание работы 1. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В (система заземления IT). 2. Оценить эффективность защитного заземления в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при двухфазном замыкании на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземляющие устройства. 3. Оценить эффективность защитного заземления в трехфазной сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 В (система заземления TT). Описание электрических сетей и систем заземления приведены в Приложении I к лабораторному практикуму.
Защитное заземление С заземляющим устройством открытых проводящих частей электроустановок (например, корпусов электрооборудования). Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала и т.п.). Замыкание на корпус - случайный электрический контакт между токоведущими частями и открытыми проводящими частями электроустановки. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим открытым проводящим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением. Область применения защитного заземления - трехфазные трехпроводные сети до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Принцип действия защитного заземления - снижение напряжения между корпусом электроустановки, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения. Защитное заземление выполняется путем подсоединения корпуса электроустановки к заземляющему устройству, состоящему из искусственного или естественного заземлителей, выполненныхиз металла или других токопроводящих материалов и имеющим электрический контакт с грунтом. Поясним это на примере сети до 1000 В с изолированной нейтралью. Если корпус электроустановки не заземлен, и он оказался в контакте с фазным проводником, то прикосновение человека к такому корпусу равносильно прикосновению к фазному проводнику (рис.1). В этом случае ток, проходящий через человека, будет определяться по формуле (в комплексной форме):
, (1)
гдеUф- фазное напряжение сети, В; Rh, - сопротивление тела человека, Ом; z - комплекс полного сопротивления проводника относительно земли, Ом;
(2)
Здесь r и С - сопротивление изоляции и емкость проводников относительно земли соответственно; w - угловая частота, с-1 .
Рис.1. Прикосновение человека к изолированному от земли корпусу при замыкании на него фазного проводника
При малых значениях С уравнение (1) принимает вид:
, (3)
где Ih - ток в действительной форме, проходящий через человека, А. Напряжение, под которым окажется человек, прикоснувшийся к корпусу (напряжение прикосновения), определяется формулой
Uпр = Ih×Rh.
Если же корпус электроустановки заземлен, то при замыкании на него фазного проводника (рис.2) через заземление пойдет ток Iз, значение которого зависит от r и сопротивления заземления корпуса rз и определяется выражением, подобным (3):
(4)
Рис.2. Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью (система IT)
Напряжение корпуса относительно земли в этом случае будет равно Uкорп = Uз = Iз×rз , (5) а напряжение прикосновения Uкорп = Uз×a1×a2, где a1 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой и расстояние до заземлителя; a2 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения на сопротивлении основания, на котором стоит человек.
Ток через человека, касающегося корпуса при самых неблагоприятных условиях(a1 = a2 = 1), будет (6) Сопротивление заземляющего устройства выбирается таким, чтобы напряжение прикосновения не превышало допустимых значений. Для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью наибольшие допустимые значенияrз составляют 10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть не более 100 кВ×А; а в остальных случаях rз не должно превышать 4 Ом. При двухфазном замыкании в сети до 1000 В, то есть замыкании двух фаз на два корпуса, имеющие раздельные заземлители (рис.3), эти и другие корпуса, присоединенные к указанным заземлителям, окажутся под напряжением относительно земли, равным: в установке 1 - Uз1= Iзrз1, в установке 2 - Uз2 = Iзrз2. Рис.3. Двухфазное замыкание на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземлители Сопротивление изоляции и емкости фазных проводников относительно земли в данном случае практически не влияют на значение тока замыкания на землю, цепь которого устанавливается через сопротивления заземленийrз1 и rз2. При этом Uз1 + Uз2 = Uл (Uл - линейное напряжение сети). При равенстве rз1 и rз2, Uз1=Uз2= 0,5Uл. Наличие таких напряжений на заземлённых элементах установок является опасным для человека, тем более, что замыкание в сетях до 1000 В может существовать длительно. Если же заземлители, или корпуса электроустановок 1 и 2 соединить проводником достаточного сечения или эти заземлители выполнить как одно целое, то двухфазное замыкание на корпуса превратится в короткое замыкание между фазными проводниками, что вызовет быстрое отключение установок максимально токовой защитой (предохранители, автоматические выключатели), т.е. обеспечит кратковременность опасного режима. В сети с глухозаземлённой нейтралью (рис.4) при замыкании фазного проводника на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток ,
гдеr0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом. При этом фазное напряжение распределится между rз иr0, т.е. Uз= Iзrз; U0= Iзr0; Uз + U0 = Uф.
Рис.4. Защитное заземление в сети с глухозаземлённой нейтралью (система ТТ)
Таким образом, напряжение корпуса относительно земли зависит от соотношения сопротивлений r0 и rз. При равенстве r0 и rз напряжение на заземлённом корпусе будет Uз = U0 = 0,5×Uф
Это напряжение является опасным для человека, поэтому в сети напряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью защитное заземление не применяется. В сетях с глухозаземлённой нейтралью и корпусами, имеющими отдельное заземление (система заземления TT) обязательным согласно ПУЭ является применение устройств защитного отключения на дифференциальном токе.
Экспериментальная часть
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (429)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |