Исследование эффективности действия защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000 В

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра БЖ

Лабораторная работа №1

Исследование эффективности действия защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000 В

Выполнили ст. гр.РНГМ-11-2:

Елисеев И.

Беслик М.

Ватолин Д.

Проверил: доцент кафедры БЖ

Шевченко А.Е.

Пермь, 2014

Цели и задачи работы

Цель работы: исследовать влияние защитного заземления на опасность поражения током в электроустановках, питающихся от трёхфазных трёхпроводных сетей с изолированной нейтралью и от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ.

Задачи

1. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) от наличия и отсутствия защитного заземления корпуса электропотребителя, питающегося от трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью.

2. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) от сопротивления заземляющего устройства в сети с изолированной нейтралью.

3. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) при одновременном замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства, от сопротивления заземляющего устройства.

4. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) при замыкании фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью, от наличия защитного заземления.

Описание лабораторного стенда

Стенд представляет собой настольную конструкцию с вертикальной передней панелью. На лицевой панели стенда (см. рисунок) изображена мнемосхема системы «электрическая сеть - потребители», которая содержит изображение источника питания (трехфазная сеть), фазных и защитных проводников, электропотребителей: полуактивного (корпус 1), активного (корпус 2) и пассивного (корпус 3), соответствующего классу защиты I от поражения электрическим током (ГОСТ РМЭК 61140-2000).

Индикация наличия фазных напряжений осуществляется тремя светодиодными индикаторами - желтым (фаза А), зеленым (фаза В) и красным (фаза С).

Стенд позволяет моделировать два способа защиты - защитное заземление и зануление. Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ-проводнику (зануление) или к заземляющим устройствам осуществляется путем соединения гибким проводом со штеккерами клемм «X1» или «Х2» с одной из соответствующих клемм «XPE1», «XPE2» или «ХЗМ1», «ХЗМ2». Реально существующие распределенные сопротивления изоляции проводов (фазных и нулевого) относительно земли изображены на мнемосхеме в виде сосредоточененых элементов - резисторов, расположенных справа (“RAE”, “RBE”, “RCE”, “RNE”).

Ход работы

Задача 1. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) от наличия и отсутствия защитного заземления корпуса электропотребителя, питающегося от трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью.

Решение:

На лабораторном стенде имитируем замыкание фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью.

Производим замер величины напряжения относительно земли корпуса 2, а также фазных проводов А, В и С при отсутствии заземления, а также при наличии заземления.

Полученные результаты заносятся в табл. 1

Таблица 1

Оценка эффективности защитного заземления

заземление электроустановка напряжение

Анализ полученных результатов:

Для проведения анализа построим гистограмму зависимости напряжения прикосновения (Uпр) от наличия и отсутствия защитного заземления

Выводы:

1. Напряжение прикосновения зависит от наличия защитного заземления электропотребителя, питающегося от трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью.

2. Напряжение прикосновения с защитным заземлением меньше предельно допустимого значения.

3. Для защиты человека на производстве электропотребители нужно заземлять.

Задача 2. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) от сопротивления заземляющего устройства в сети с изолированной нейтралью.

Решение

На лабораторном стенде имитируем замыкание фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью.

Производим замер величины напряжения относительно земли корпуса 2, а также тока замыкания на землю при различных сопротивлениях заземлителя (RЗМ2 = 4, 10 и 100 Ом).

Полученные результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Изменение величины тока Iз и напряжения на корпусе 2 U2 относительно земли в зависимости от сопротивления заземляющего устройства RЗМ2

Анализ полученных результатов:

Выводы

1. Uпр зависит от сопротивления заземляющего устройства.

2. Чем больше сопротивление заземляющего устройства, тем выше Uпр и наоборот.

3. Для защиты человека при прикосновении его к корпусу электропотребителя от поражения электрическим током необходимо применять заземлитель с сопротивлением, который обеспечивает допустимое значение напряжения прикосновения.

Задача 3. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) при одновременном замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства, от сопротивления заземляющего устройства.

Решение.

На лабораторном стенде имитируем одновременное замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства.

Измеряем напряжение на корпусах 1 (U1) и 2 (U2) при различных значениях сопротивления защитного заземления второго корпуса (RЗМ2), при условии постоянства сопротивления заземления первого корпуса (RЗМ1).

Полученные результаты занести в таблицу 3.

Таблица 3

Изменение величины тока Iз и напряжений на корпусах электропотребителей 1 (U1) и 2 (U2) относительно земли в зависимости от величины RЗМ2

Анализ полученных результатов:

Для проведения анализа построим гистограмму

Выводы

1. Напряжение прикосновения (Uпр) при одновременном замыкании разных фаз сети на корпуса электропотребителей с раздельными заземляющими устройствами зависит от сопротивления заземляющих устройств.

2. Uпр на заземленном корпусе уменьшается. На не заземленном, наоборот, увеличивается.

3. Двойное замыкание на землю в целях выполнения требований безопасности жизнедеятельности человека целесообразней превратить в замыкание между фазами путем соединения заземляющих устройств. Это обеспечит кратковременность аварийного режима.

Задача 4. Исследовать зависимость напряжения прикосновения (Uпр) при замыкании фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью.

Решение.

На лабораторном стенде имитируем замыкание фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью.

Измеряем напряжения относительно земли корпуса 2 (U2), нейтральной точки источника питания (Uо), проводов сети A, B, C (соответственно UA, UB, UC,), ток Iз, стекающий на землю через заземляющее устройство.

Результаты измерения занести в таблицу 4.

Рассчитать напряжение прикосновения при заданных значениях б1 и б2.

Таблица 4

Значения тока замыкания и напряжений фазных проводов, нейтральной точки и корпуса 2 относительно земли

Анализ полученных результатов:

Напряжение прикосновения:

Uпр=б1·б2·Uз , В

где б1 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой (зависимость от формы и конфигурации заземлителя и положения точки, в которой он определяется относительно заземлителя). б1=0,5;

б2 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи человека (сопротивление обуви и сопротивление опорной поверхности ног растеканию тока или сопротивление пола). б2=1.

Uз - напряжение заземлителя, В. Uз = U2=150,1 В.

Uпр=0,5·1·150,1=75,05 В.

Выводы:

1. Uпр зависит от системы защитного заземления.

2. Эффективность защитного заземления в сетях с заземленной нейтралью меньше, чем в сети с изолированной нейтралью.

3. Система защитного заземления данного типа (ТТ) должна применяться только в тех случаях, когда условия электробезопасности не могут быть обеспечены другой системой защитного заземления (TN).

Общие выводы

Электрический ток - опасный производственный фактор. Поражающим параметром является напряжение прикосновения.

Защита людей от поражения электрическим током в условиях производства и в быту достигается различными способами, одними из которых является защитное заземление.

Защитное заземление предназначено для защиты людей от поражения электрическим током при косвенном прикосновении с открытыми проводящими частями электроустановки и сторонними проводящими частями, не являющимися частями электроустановки, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения.

Поражение током в электроустановках, питающихся от трёхфазных трёхпроводных сетей с изолированной нейтралью и от трехфазных пятипроводных сетей с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ практически исключено или минимально в том случае, когда электрооборудование имеет защитное заземление. Таким образом, заземление повышает безопасность труда и жизнедеятельности, связанной с оборудованием потребляющим, производящим или распределяющим электрический ток.

Размещено на Allbest.ru