Заземление и зануление лабораторная работа по ЭГП скачать

ссылка для скачивания файла

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО
Уральский Государственный
Горный Университет
 
 
 
 
 
 
Кафедра электрификации горных предприятий
 
 
 
 
 
Отчет по лабораторной работе
по теме: «Заземление и зануление»
 
 
 
 
 
Выполнили:       Лапушкин С.С.
                    Ощепков М.А.
                    Хуторной Д.А.
                    Ольков М.А.
 
Студенты группы ЭГП-04-1
 
Проверил:         Горячих Ю.А.
 
 
 
 
 
 
 
 
Екатеринбург 2008

1. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
 
1.1. Область применения, определения
Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждени­ях изоляции, как одно из средств, применяется защитное заземление и зану-ление электроустановок. Заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части установки с заземляющим устройством.
Защитным заземлением называется заземление части электроустановки с целью обеспечения электробезопасности.
В случае замыкания токопроводящих частей электроустановки на ее не-токоведущие элементы, не имеющие контакта с землей, прикосновение к ним также опасно, как и к фазному проводу.
Если же элемент электроустановки (корпус) заземлен, то он окажется по отношению к земле под напряжением
U3=R3I33,                                                                                                      (1.1)
где R3 – сопротивление заземления, 1п – ток замыкания на землю.
Человек, касающийся корпуса, попадает под напряжение прикосновения
Unp = U3a1a2,                                                                                                 (1.2)
где a1 – коэффициент напряжения прикосновения; а2 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в сопротивлении тела человека.
Таким образом, в сетях с изолированной нейтралью безопасность с при­менением защитного заземления обеспечивается при малом сопротивлении за­земления R3 и незначительном коэффициенте напряжения прикосновения /1/.
В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью, например, в шахтах, в карьерах, на торфопредприятиях и других предприятиях с повышен­ными требованиями безопасности, в качестве защитной меры должно быть вы­полнено защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети или за­щитным отключением /1/.
Для защиты людей от поражения электрическим током в сетях с глухоза-земленной нейтралью части, подлежащие заземлению, соединяют не с заземли-телями, а с нулевым защитным проводником. Такая система называется занулением.
Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется пред­намеренное соединение частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформа­тора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника одно­фазного тока, с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянно­го тока.
Замыкание на корпус в сети с заземленной нейтралью вызывает однофаз­ное короткое замыкание, в результате чего должна сработать максимальная то-
ковая защита и отключить поврежденный участок сети. При этом, в момент за­мыкания на землю, снижаются потенциалы корпусов по отношению к земле.
Для выполнения систем защитного заземления и зануления применяются заземлители, заземляющие и нулевые защитные проводники.
Заземлителем называется проводник или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), находящихся в сопри­косновении с землей. Они бывают искусственными и естественными. В качест­ве естественных заземлителей используются: обсадные трубы артезианских ко­лодцев, осушительных скважин; водопроводные и другие металлические тру­бопроводы, проложенные в земле, кроме трубопроводов горючих жидкостей и взрывчатых газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Водопроводные трубы обычно укладываются ниже глубины промер­зания или высыхания земли в летнее время, поэтому их сопротивление считает­ся стабильным в течение года. В качестве естественных заземлителей могут также использоваться свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле. Ес­ли оболочки кабелей служат единственным заземлителем, то в расчетах зазем­ляющих устройств они должны учитываться при числе кабелей не менее двух.
На карьерах, обогатительных фабриках и на поверхности шахт могут ис­пользоваться металлические и железобетонные конструкции зданий и сооруже­ний, находящиеся в соприкосновении с землей, металлические шпунты гидро­технических сооружений, водоводы, затворы и т.п..
Искусственные заземлители выполняются из вертикально забитых в грунт стальных труб, угловой или круглой стали, а также из горизонтально проложенных стальных полос и круглой стали.
Трубы и угловая сталь забиваются в грунт на глубину 2 – 3 м, круглая сталь ввинчивается специальным устройством на глубину 5 м. В скалистых грунтах, где невозможна забивка заземляющих электродов, стальные полосы или круглую сталь закладывают в землю на глубину 0,7 – 1,5 м или делают вы­носные заземлители. Трубы обычно используются с внешним диаметром 48 -60 мм. Угловая сталь применяется типа 50 х 50 мм и 60 х 60 мм. Круглые элек­троды делаются из стали диаметром 12 – 16 мм. Размеры заземлителей должны выбираться из условий устойчивости против коррозии. Из этих соображений применяются трубы со стенками толщиной не менее 3,5 мм, а угловая сталь, лента и полоса – толщиной не менее 4 мм. Причем сечение стальных полос и лент при прокладке в земле должно быть не менее 48 мм2.
В шахтах применяют два заземлителя в виде стальных пластин площадью не менее 0,75 м2, толщиной не менее 5 мм и длиной не менее 2,5 м, погружае­мых в зумпф и в водосборник. Устройство двух главных заземлителей обеспе­чивает резерв при прекращении действия одного из них, например, во время чистки зумпфа или водосборника.
Кроме главных заземлителей в шахтах и в карьерах применяются мест­ные заземляющие устройства. В шахтах в качестве местных заземлителей должны устраиваться искусственные заземлители в штрековых водоотводных канавках или в других пригодных для этого местах /6/.
Искусственные заземлители не должны иметь окраски. Наименьшие раз­меры стальных искусственных заземлителей на промплощадке карьера, шахты или обогатительной фабрики должны соответствовать данным III.
Второй основной частью ЗУ являются заземляющие или защитные про­водники. Заземляющим проводником является проводник, соединяющий зазем­ляемые части с заземлителем.
Нулевым защитным проводником в электроустановках напряжением до 1 кВ называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока или глухо-заземленным выводом источника однофазного тока, или с глухозаземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.
Заземляющий или нулевой защитные проводники с двумя или более от­ветвлениями называются магистралью заземления или зануления.
В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников могут ис­пользоваться: 1) специально предусмотренные для этой цели проводники; 2) металлические конструкции (фермы, колонны и т.п.); 3) металлические конст­рукции производственного назначения (каркасы распределительных устройств, шахты лифтов, подъемников, элеваторов и т.п.); 4) стальные трубы электропро­водок; 5) алюминиевые оболочки кабелей; 6) открыто проложенные трубопро­воды всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывчатых смесей, ка­нализации и центрального отопления; 7) арматура железобетонных строитель­ных конструкций и фундаментов; 8) металлические кожухи и опорные конст­рукции шинопроводов, металлические короба и лотки электроустановок. В ка­честве нулевых защитных проводников должны быть в первую очередь исполь­зованы нулевые рабочие проводники.
Правилами III установлено, что в электроустановках до 1 кВ и выше с изолированной нейтралью полная проводимость заземляющих проводников во всех случаях должна быть не менее 1/3 проводимости фазного проводника.
Полная проводимость нулевого защитного проводника во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода.
Свинцовую оболочку кабеля, вследствие ее недостаточной проводимости, в качестве заземляющих или нулевых защитных проводников не используют III.
В воздушных линиях металлическая связь с нейтралью источника пита­ния осуществляется при помощи нулевого защитного провода, проложенного на тех же опорах, что и фазные. Заземление нулевого провода в этом случае осуществляется не только у источника питания (трансформатор), но и повторно на концах линий и ответвлений длиной более 200 м, а также на вводах В Л к электроустановкам, подлежащим занулению.
Роль повторного заземления нулевого провода сводится к снижению на­пряжения корпуса относительно земли в момент короткого замыкания, особен-
но при обрыве нулевого провода. Более подробно роль нулевого провода сле­дует уяснить, изучив сведения, изложенные в /5/.
Запрещается использовать в качестве заземляющих или нулевые защит­ных проводников металлические оболочки трубчатых проводов, свинцовые оболочки проводов в групповой распределительной осветительной сети, голые алюминиевые проводники, проложенные в земле.
В цепи заземляющих и защитных нулевых проводников, если ода одно­временно служат для целей заземления или зануления, не должно быть разъе­диняющих приспособлений и предохранителей. Исключение см. III.
Заземляющие и нулевые защитные проводники должны быть доступны для осмотра, и их разрешается прокладывать непосредственно по стенам, если в воздухе нет едких паров и газов. В противном случае и при наличии большой влажности заземляющие проводники следует прокладывать на расстоянии от стен не менее чем на 10 мм.
Заземление передвижных и самоходных машин осуществляется перенос­ными заземлителями, установленными непосредственно у машин, или через за­земляющую жилу питающего кабеля, присоединяемую к заземлител.ям ЛЭП или к заземлителям подстанции.
Для обеспечения автоматического отключения аварийного участка нуле­вые защитные проводники должны иметь такое сопротивление, чтобы при за­мыкании на корпус или защитный нулевой провод возникал ток короткого за­мыкания, превышающий не менее чем: в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя; в 3 раза номинальный ток расщепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характе­ристику.
При защите автоматическими выключателями, имеющими только элек­тромагнитный расцепитель (отсечку), ток должен быть равен величине уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс (по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1. При отсутствии заводских данных для автоматов с номинальным током до 100 А кратность тока короткого замыкания относительно величины уставки следует принимать рав­ной – 1,4, для прочих автоматических выключателей – 1,25.
Нулевые защитные проводники должны быть рассчитаны на длительное протекание рабочего тока.
Заземляющие и нулевые защитные проводники соединяются между собой с обеспечением надежного контакта. Обычно это осуществляется сваркой вна­хлестку. Длина шва принимается равной двойной ширине при прямоугольном сечении полосы или шести диаметрам при круглом. Допускается в помещениях и наружных установках без агрессивных сред выполнять соединение зазем­ляющих и нулевых проводов другими способами, при этом должны быть пре­дусмотрены меры против ослабления и коррозии контактных соединений.
В шахтных условиях, где имеет место повышенная опасность поражения людей электрическим током, к соединениям в заземляющей сети предъявляют- ся особые требования. Конструктивное выполнение соединений следует изу­чать по /6/.
Совокупность заземлителей и заземляющих нулевых защитных провод­ников называют заземляющим устройством ЗУ.
Основной величиной, характеризующей качество ЗУ, является его сопро­тивление, зависящее от конструкции ЗУ и от эквивалентного удельного сопро­тивления земли.
Эквивалентным удельным сопротивлением земли с неоднородной струк­турой называется такое удельное сопротивление земли с одинаковой структу­рой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет то же значение, что и в земле с неоднородной структурой.
Удельное сопротивление земли зависит от физико-химических свойств: температуры, влажности, содержания солей, кислот, щелочи. Земля представ­ляет собой объемный проводник, поэтому ток от заземлителя распространяется в ней во всех направлениях как по поверхности земли, так и в глубину.
Вблизи заземлителей, плотность тока, сопротивление земли прохожде­нию тока и падение напряжения на единицу длины – наибольшие (рис. 1).
Рассмотрим картину прохождения тока в земле между двумя одиночными стержневыми заземлителями А и Г, соединенными последовательно (рис. 1,а) и расположенными на значительном расстоянии друг от друга, когда к ним при­ложено напряжение 11дг- Земля представляет собой объемный проводник, по­этому ток от заземлителя расходится в ней во всех направлениях, как по по­верхности земли, так и в глубину.
Вблизи заземлителя плотность тока, сопротивление земли прохождению тока и падение напряжения на единицу длины — наибольшие, по мере удале­ния от заземлителя (участки АБ и ГВ) они уменьшаются и на некотором рас­стоянии от заземлителя (участок БВ) они принимают весьма малые значения. Таким образом, сопротивление прохождению тока практически оказывает не весь участок земли между электродами А и Г, а лишь зона земли на участках А Б и ГВ. Такая зона называется, зоной растекания.
Зона земли за пределами зоны растекания, где плотность тока настолько мала, что в ней практически не обнаруживается падение напряжения, называет­ся зоной нулевого потенциала. При стекании тока с заземлителя в землю между заземлителем и зоной нулевого потенциала создается напряжение, называемое напряжением (потенциалом) заземлителя U3. Отношение напряжения заземли­теля (в месте ввода тока) к току, стекающему с заземлителя в землю, называет­ся сопротивлением заземлителя (сопротивлением растеканию):
R,=^,Om,                                   (1.3)
где /, — ток, проходящий через заземлитель в землю, А. Сумма сопро­тивлений заземлителя и заземляющих проводников называется сопротивлени­ем заземляющего устройства.
Область земли, в пределах которой возникает заметный градиент потен­циала при стекании тока с заземлителя, называют зоной растекания тока. По мере удаления от заземлителей эти величины уменьшаются и на расстоянии бо­лее 20 м от заземлителей (участок БВ) ток находится в таком большом объеме земли, что плотность тока, сопротивление земли и падение напряжения на еди­ницу длины в этой зоне практически равны нулю. Участок земли за пределами зоны растекания называют зоной нулевого потенциала (участок БВ на рис. 1).
Рис. 1. Прохождение тока в земле между двумя одиночными стержневыми
заземлителями
а – схема включения; б – кривая распределения патенциалов между
заземлителями; в – пути прохождения тока в земле
Для протяженных заземлителей (полоса, кабель) или сложных контуров з<она нулевого потенциала может находиться значительно дальше 20 м.
 
1.2. Требования к сопротивлению заземляющего устройства
Сопротивление заземляющего устройства зависит от величины рабочего напряжения электроустановки и величины токов замыкания на землю. В элек­троустановках напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью сопротивление ЗУ в любое время года должно быть не более 0,5 Ом. В электро­установках с малыми токами замыкания на землю, при использовании ЗУ для электроустановок напряжением до 1 кВ и более, его сопротивление должно быть R<125/I3, но не более 10 Ом. Если ЗУ используется только для электро­установок напряжением выше 1 кВ – R<250/ Iз, но не более 10 Ом. Здесь I3 р асчетный ток однофазного замыкания на землю. Сопротивление заземляющего устройства электроустановкок (кроме внутришахтных) напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью, должно быть не более 4 Ом.
При мощности генераторов и трансформаторов 100 кВА и менее зазем­ляющие устройства могут иметь сопротивление не более 10 Ом. Если генерато­ры и трансформаторы работают параллельно, то сопротивление 10 Ом допуска­ется при суммарной их мощности не более 100 кВА.
Сопротивление заземляющего устройства передвижных торфяных уста­новок 1 – 10 кВ, присоединенных к электрическим сетям с изолированной ней­тралью, должно быть R<40/Iз. Сопротивление заземления электроустановок до 1 кВ, присоединенных к сетям с изолированной нейтралью, должно быть не более 30 Ом. Количество стержневых заземлителей длиной 2,5 м на торфо-предприятиях должно быть не менее трех.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов, или выводы источника однофаз­ного тока, в любое время года должно быть не более 2; 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, 220 В источника трехфазного тока или 380, 220, 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также зазем­лителей повторных заземлений нулевого провода ВЛ до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. При этом сопротивление заземлителя, распо­ложенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или транс­форматора, или вывода источника однофазного тока должно быть не более: 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 270 В источ­ника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При удельном сопротивлении земли р более 100 Омм допускается уве­личивать указанные выше нормы в 0,01 р раз, но не более десятикратного.
Расчет заземлений для подземных выработок не производят. Согласно /6/ принимают не более 2 Ом общее проходное сопротивление сети заземления, измеренное возле любых заземлителей. В подземных выработках шахт, нахо­дящихся в условиях многолетней мерзлоты, при невозможности выполнения 2 Ом величина общего переходного сопротивления сети заземления устанавли­вается инструкцией, согласованной с местным органом Госгортехнадзора.

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
 
При испытании заземляющих устройств согласно /1/ выполняются рабо­ты в следующем объеме: 1) проверяется состояние элементов заземляющего устройства (ЗУ); 2) проверяется наличие цепи между заземлителями и зазем­ленными элементами; 3) в установках до 1 кВ проверяется состояние пробив­ных предохранителей; 4) измеряется полное сопротивление петли «фаза -
нуль» в установках до 1 кВ с глухим заземлением нейтрали; 5) измеряется со­противление заземляющих устройств.
2.1.Состояние элементов ЗУ осуществляется внешним осмотром видимой (надземной) части заземляющего устройства. Эта работа производится вместе с осмотром электрооборудования распределительных устройств, трансформатор­ных подстанций и распределительных пунктов, а также цеховых и других уста­новок. Результаты осмотра, обнаруженные неисправности и принятые меры к устранению их, отмечаются в специальном журнале осмотра заземляющих уст­ройств или оперативном журнале.
Проверка состояния элементов заземляющих устройств, находящихся в земле, может производиться выборочно со вскрытием грунта, а остальные ос­матриваются в пределах доступности. Сроки проведения работ устанавливают­ся ответственными за электрохозяйство предприятия. Кроме того, проверка за­земляющих устройств может производиться при текущих ремонтах оборудова­ния (не реже одного раза в год).
2.2. Проверка наличия цепи между заземлителями и заземленными или зануленными элементами электроустановки должна производиться при каждом ремонте или перестановке оборудования. Проверяется соответствие сечения проводников значениям, предусмотренным в /1/, а также целость и прочность заземления и зануления, их соединений и присоединений. Не должно быть об­рывов и видимых дефектов в заземляющих проводниках, соединяющих аппара­ты с контуром заземления. Надежность сварки проверяется ударом молотка.
2.3. Измерение сопротивления ЗУ производится переменным током. Для измерения сопротивления заземлителей применяются различные методы, кото­рые можно объединить в три группы: 1) методы, основанные на определении сопротивления по величине тока и падению напряжения на измеряемом сопро­тивлении; 2) методы измерения при помощи мостов; 3) компенсационные ме­тоды.
2.3.1. Самым простым и самым доступным методом из первой группы можно считать метод амперметра – вольтметра. Используя источник перемен­ного тока (желательно не высокого напряжения), собирают электрическую схему, рис. 2. Через испытуемый заземлитель R3 и дополнительно установлен­ный вспомогательный токовый электрод Т пропускают переменный ток I3. По­тенциал испытуемого заземлителя относительно земли U3 определяется как на­пряжение между ним и вторым вспомогательным потенциальным электродом П. Сопротивление испытуемого заземлителя будет
R3 = WI3.                                                                                                               (2.1)
Расстояние между испытуемым и вспомогательным, токовым электро­дом должно выбираться таким, чтобы кривая распределения потенциалов меж­ду ними имела зону «аб» с нулевым потенциалом. При измерениях расстояния между заземлителем и вспомогательными электродами следует выбирать, ру­ководствуясь /4/.
Рис.2. Схема для измерения сопротивления заземлителя методом амперметра-вольтметра
В качестве вспомогательных электродов используют стальные электроды (стержни) диаметром 12-16 мм, длиной 800 – 1000 мм, которые забивают в землю на глубину не менее 0,5 м. Измеряя напряжение U3 и ток 13, при различ­ных значениях приложенного напряжения, получаемого, например, при помо­щи трансформатора, определяют сопротивление испытуемого заземлителя.
Для получения наиболее достоверной величины сопротивления, необхо­димо измерение производить приборами класса точности не ниже 1,5, а внут­реннее сопротивление вольтметра Rv должно быть по возможности в 50 раз больше сопротивления зонда Rp.
Поэтому при использовании вольтметра с меньшим внутренним сопро­тивлением, как указано выше, более точный результат дает подсчет падения напряжения на испытуемом заземлителе по формуле:
U,=Uy(\ + ^L),                                                                                               (2.2)
где Uу – показание вольтметра, Rn – сопротивление зонда, Rv – сопротив­ление вольтметра.
На этом же принципе основано устройство прибора, например МС-08, в котором в качестве измерительного элемента используется магнитоэлектриче­ский лагометр.
Прибор имеет три предела измерений: 0-10, 0-100, 0-1000 Ом при мак­симальной погрешности 10 %. Сопротивление вспомогательного заземлителя не должно превышать 250 Ом для первого предела измерения, 500 Ом – для второго и 1000 Ом – для третьего. Сопротивление зонда для всех случаев не должно превышать 1000 Ом.
2.3.2. Компенсационный метод измерения сопротивления заземляющего устройства основан на сравнении падения напряжения на известном сопротив­лении калиброванного резистора R с падением напряжения на сопротивлении испытуемого заземлителя R3 (рис. 3).
Рис. 3. Схема электрическая принципиальная компенсационного метода измерения сопротивления заземлителя
Испытуемый заземлитель подключается к первичной обмотке трансфор­матора TV. Во вторичную обмотку трансформатора TV включается калибро­ванный переменный резистор R, скользящий контакт которого через индикатор (миллиамперметр) соединен с землей.
Таким образом кроме основной цепи тока (источник тока – трансформа­тор – испытуемый заземлитель R3 – земля – вспомогательный заземлитель Т -источник тока) создается дополнительная цепь тока: испытуемый заземлитель R3- участок резистора – скользящий контакт А резистора R – миллиамперметр -электрод – зонд П – земля – испытуемый заземлитель.
В процессе измерения, перемещением скользящего контакта А, стрелку миллиамперметра устанавливают на «нуль». При этом наступает компенсация падения напряжения на испытуемом заземлителе R3 падением напряжения на участке с сопротивлением г резистора R. Величина г известна, так как резистор калиброван. Величина сопротивления R3 будет численно равна величине г уча­стка резистора R.
Компенсационный способ измерения сопротивления заземлителя поло­жен в основу измерителя заземления М-416.
Прибор включает в себя встроенный источник постоянного тока из трех сухих элементов (типа 373 «Марс»), преобразователь постоянного тока в изме­рительный переменный с частотой 950-1125 Гц и измерительное устройство, работающее в режиме компенсатора. Класс точности прибора 4, масса не пре­вышает 3 кг.
Прибор имеет четыре предела измерения: 0,1-10 Ом, 0,5-50 Ом, 2-200 Ом, 10-1000 Ом. Сопротивление вспомогательного заземлителя и зонда не должно превышать соответственно 500, 1000, 2500, 5000 Ом для первого, вто­рого, третьего и четвертого предела измерений.
В приборе предусмотрено устройство (фильтр), исключающее влияние на точность измерения блуждающих переменных токов промышленной частоты.
При измерении оператором производятся действия в следующей после­довательности:
переключатель режимов устанавливается в положение «контроль» 5 Ом;
после нажатия кнопки вращением ручки «реохорд» стрелка индикатора устанавливается на нуль (на шкале реохорда при этом должно быть показание 5+ 0,35 Ом);
собирается схема измерения;
переключатель измерений устанавливается в положение^/;
нажимается кнопка и вращением реохорда стрелку индикатора устанав­ливают на нуль.
Результат измерения равен произведению показания шкалы на показания положения переключателя измерения (стрелка индикатора при этом на нуле).
Если измеряемое сопротивление окажется больше 10 Ом, то переключа­тель устанавливается соответственно в положение Х5 и Х20, или XI00 – изме­рение повторяется.
Применение измерительного тока повышенной частоты ограничивает об­ласти применения прибора М416 заземляющими устройствами, имеющими сравнительно небольшие размеры в плане. Поэтому этот прибор рекомендуется использовать в основном для измерение сопротивления заземляющих уст­ройств электроустановок напряжением до 1 кВ с изолированной и глухозазем-ленной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью.
На компенсационном методе основа** принцип работы измерителя сопро­тивлений типа Ml 103, предназначенного, £> основном, для измерения сопротив­ления шахтного заземления. Прибор имеет два предела измерения: 0 -10 Ом, 0-50 Ом.
При измерении оператором следует произвести следующие действия:
1) переключатель измерений установить в положение^/;
2) переключатель режимов работы установить в положение «контроль»;
3) вращая рукоятку генератора со скоростью 120 об/мин и одновременно, поворачивая ручку реохорда, добиться нулевого положения стрелки прибора. Показания прибора должно быть равно 10 :± 0,5 Ом.
4) собрать схему измерения (подклю чить электроды);
5) установить переключатель режимов работы в положение «измерение»;
6) вращением рукоятки генератора и реохорда одновременно добиться нулевого положения стрелки прибора.
Сопротивление заземления определяется умножением показания шкалы реохорда, на коэффициент, соответствующий положению переключателя изме­рений.
В настоящее время промышленностью выпускается измеритель сопро­тивления заземления Ф4103-М1, который имеет более широкую область при­менения чем измеритель типа М416. Этот прибор можно применять и для изме-
рений в электроустановках напряжением выше 1 кВ с эффективным заземлени­ем нейтрали.
Измеритель сопротивления заземления 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 при температуре окружающего воздуха от минус 25 до + 55° и относительной влажности до 90 % при температуре 30°С.
Измеритель имеет усиленную изоляцию и относится к классу защиты II по ГОСТ 26104-89.
Технические характеристики:
- Диапазоны измерений и допустимые сопротивления потенциальных и токовых электродов приведены в таблице.
Диапазон измерений, Ом
Диапазон допустимых значений сопротивления электродов, кОм
 
потенциальных Rni, Rm или их суммарное сопротивление
токовых Rti, Rt2 или их суммарное сопротивление
(R-T1+ RT2)
0-0,3; 0-1
0-2
0-1
0-3,0; 0-10
0-6
0-3
0-30; 0-100
0-12
0-6
0-300; 0-1000
0-3000; 0-15000
Примечание: Rti, Rt2, Rm, Rm- условные обозначения сопротивлений электродов, подключаемых к соответствующим зажимам.
- Класс точности 4,0 на диапазоне 0-0,3 Ом и 2,5 на остальных диапазо­нах.
- Пределы допускаемой основной приведенной погрешности 2,5 % на остальных диапазонах от конечного значения диапазона измерения.
- Частота измерительного тока находится в пределах 265-310 Гц.
- Переменное напряжение на зажимах Т1 и Т2 при разомкнутой внеш­ней цепи не более 36 В.
- Электропитание измерителя осуществляется от девяти встроенных элементов 373, А 373 (R20, LR20) или от внешнего источника посто­янного тока напряжения от 11,5 до 15 В.
- Ток потребления от источника питания не более 160 мА.
- Время установления показания в положения ИЗМ 1 не более 6 с в по­ложений ИЗМII не более 30 с.
- Время установления рабочего режима не более 10 с.
- Продолжительности непрерывной работы измерителя при питании от внешнего источника не ограничена.
- Продолжительность непрерывной работы от встроенного источника питания ограничивается емкостью электрохимического источника то­ка.
- Габаритные размеры 305x125x155 мм.
- Масса измерителя не более 2,2 кг. 2.3.3. Задание по работе
Изучить требования правил /1, 2, 3/ по устройству и эксплуатации защит­ного заземления и зануления.
Изучить способы испытания защитного заземления по литературным ис­точникам, указанным в настоящем руководстве.
Изучить принцип действия и назначение приборов по их техническим паспортам (описаниям).
Определить сопротивление заземлителя, указанного преподавателем с помощью приборов, имеющихся в наличии.
Результаты измерений свести в таблицу:
Проанализировать полученные результаты и указать область применения испытанных заземлителей.
2.4. Проверка исправности пробивного предохранителя
Опасность поражения электрическим током – возникает при замыкании между собой сетей высшего и низшего напряжений. Такое- замыкание может произойти, например, при соприкосновении между собой проводов сетей выс­шего и низшего напряжений, в результате неправильного монтажа, поврежде­ний в трансформаторе или одновременного замыкания на землю на сторонах высшего и низшего напряжений.
Сеть высшего напряжения (Uл = 6кВ) может быть как с заземленной, так и с изолированной нейтралью трансформатора.
Если нейтраль сети высшего напряжения заземлена, а замыкание между сетями высшего и низшего напряжений происходит на зажимах трансформато­ра, например, мощностью 1000 кВ-А, то при сопротивлении заземляющего уст­ройства R, = 4 Ом ток короткого замыкания будет равен
                                                                               (2.3)
Номинальный ток трансформатора, как известно, составляет 100 А. Сле­довательно, трансформатор со стороны высшего напряжения должен быть от­ключен защитой.
При изолированной нейтрали сети высшего напряжения ;* . ток корот­кого замыкания будет протекать через емкости трех фаз относительно земли и место повреждения их изоляции (рис.4).
Обычно в сети напряжением выше 1000 В всякая заметная утечка быстро приводит к пробою изоляции в месте ее повреждения. Емкостный ток пораже­ния (ток утечки) в этом случае определится по формуле
                                                                                  (2.4)
где С0 – емкость фазы сети по отношению к земле, мкФ. При емкости фазы сети по отношению к земле, равной 5 мкФ, ток 1С будет равен 16 А. Этот ток в сети до 1000 В обусловит напряжение корпуса по отно­шению к земле, равное
                                                                     (2.5)
В этом случае для обеспечения безопасности сеть высшего напряжения должна быть отключена. Если ток утечки, определяемый емкостью сети высше­го напряжения, окажется недостаточным для отключения выключателя, то на стороне низшего напряжения будет существовать повышенная опасность пора­жения электрическим током.
Рис. 4. Схема защиты от перехода высшего напряжения на сеть низшего
На углеобогатительных фабриках переход высшего напряжения (3000 или 6000 В) в сеть низшего напряжения (660 или 380 В) может быть причиной не только поражения электрическим током, но и пожара или взрыва пыли и ме­тана. Защита от указанной выше опасности при замыкании между собой сетей различных напряжений заключается в соединении нейтрали сети низшего на­пряжения с землей (прямым или косвенным путем) с тем, чтобы зафиксировать потенциал нейтральной точки сети.
В сетях низшего напряжения с изолированной нейтралью между ней­тральной точкой и землей включается пробивной предохранитель, который в момент замыкания между собой сетей различных напряжений автоматически фиксирует нейтральную точку сети низшего напряжения путем ее соединения с землей. При этом нейтраль сети низшего напряжения получает потенциал относительно земли, равный примерно 6000 В. Под воздействием этого напряжения в пробивном предохранителе (рис.5), состоящем из незаземленного 1 и зазем­ленного 2 электродов, разделенных слюдяной прокладкой с отверстиями, про­изойдет пробой воздушных промежутков в этих отверстиях. Напряжение отно­сительно земли становится равным нулю, так как нейтраль сети низшего на­пряжения заземляется.
Контроль исправности пробивного предохранителя можно осуществить при помощи двух вольтметров (рис.5). Если произойдет пробой предохраните­ля, то вольтметр VI покажет нуль, а вольтметр V2 – полное фазное напряжение.
Рис. 5. Принципиальная схема контроля исправности пробивного предохранителя
Существенный недостаток этой схемы контроля состоит в том, что при­менение ее возможно при наличии постоянного дежурного персонала на под­станции.
Защита от перехода высшего напряжения в сеть низшего (с установкой пробивных предохранителей) будет эффективна только тогда, когда при пробое предохранителя будет действовать релейная защита на сигнал или на отключе­ние.
В сетях напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью между ней­тральной точкой и землей включается пробивной предохранитель, который в момент замыкания между собой сетей различных напряжений автоматически фиксирует нейтральную точку сети низшего напряжения путем ее соединения с землей. При этом нейтраль сети низшего напряжения получает потенциал отно­сительно сети, равный, примерно, 6000 В. Под действием этого напряжения пробивной предохранитель пробивается и нейтраль сети напряжением до 1 кВ заземляется.
Проверка исправности пробивного предохранителя производится при вводе электроустановки в эксплуатацию, при капитальных, текущих ремонтах и перестановке оборудования.
Проверка должна производиться в том случае, если есть сомнения в ис­правности пробивного предохранителя.
При проверке выполняется ряд работ, цель которых установить целость и работоспособность пробивного предохранителя.
Прежде всего, следует установить соответствие параметров предохрани­теля и сети, где он установлен (номинальное напряжение, величина разрядного промежутка, толщина слюдяной прокладки). Затем производится внешний ос­мотр деталей предохранителей. Проверяется состояние разрядных поверхно­стей электродов, которые должны быть шлифованными, без следов обработки и повреждений. Фарфоровые детали должны быть чистыми и без дефектов (ско­лы, трещины и т.п.).
После внешнего осмотра производятся испытания. Испытания на пробой заключаются в проверке изоляции собранного предохранителя мегомметром на напряжение до 2500 В. При испытании сопротивление изоляции пробивного предохранителя не должно быть ниже 4 МОм.
Затем производится снятие разрядной характеристики током промыш­ленной частоты и сравнение ее с типовой.
Испытание током промышленной частоты производится в два этапа: вначале испытательное напряжение медленно поднимается до возникновения пробоя, затем поднимается до 0,75 от пробивного (пробой не возникает) и сни­жается до нуля. Для того, чтобы не повредить пробивной предохранитель при испытании, ограничивают ток пробоя, для чего в цепь испытательного напря­жения включают сопротивления 5 кОм для предохранителей с пробивным на­пряжением 351…500 В и 10 кОм для пробивного напряжения 701… 1000 В.
При эксплуатации электроустановок в особо опасных условиях (углеобо­гатительные фабрики, шахты) для повышения безопасности рекомендуется осуществлять постоянный контроль исправности пробивного предохранителя.
2.5. Измерение сопротивления петли «фаза – нуль»
Петля «фаза – нуль» в электроустановках напряжением до 1000 В с глу­хим заземлением нейтрали представляет собой цепь тока, которая возникает при замыкании фазы на нулевой провод или корпус электроустановки, соеди­ненный с ним. От сопротивления этой цепи зависит ток замыкания, а следова­тельно, и надежность работы защиты от однофазного короткого замыкания.
В сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью ток замы­кания определяется по формуле
                                                                                          (2.6)
где Цф – фазное напряжение сети; Zn – полное сопротивление петли фаз­ный – нулевой провод.
Полное сопротивление петли «фаза – нуль» можно определить по форму­ле
                                                                                        (2.7)
где Zmp /3 – полное сопротивление одной фазы трансформатора, 2фн -полное сопротивление фазного и нулевого проводов.
Точное вычисление аналитическим способом полного сопротивления петли «фаза – нуль» затруднительно из-за сложности учета влияния возможных путей тока аварийного режима через различные металлоконструкции, трубо­проводы, оболочки, броню кабелей и т.п.. В связи с этим полное сопротивление петли «фаза – нуль» наиболее точно может быть определено эксперименталь­ным путем.
Применяют два метода измерения: с отключением от сети испытуемой электроустановки и без отключения электроустановки.
Перед измерением сопротивления петли «фаза – нуль» с отключением электроустановки, применяя метод амперметра – вольтметра необходимо вы­полнить следующие работы:
проверить наличие контакта в местах присоединения нулевого защитного провода к искусственным основному и повторным заземлителям, а также в мес­тах соединения с естественными заземлителями, используемыми в качестве элементов заземляющего устройства;
отключить на всем протяжении петли «фаза – нуль» испытуемого фидера другие параллельные электроприемники;
отключить однофазные нагрузки линий, имеющих с испытуемой общий участок зануления (магистраль зануления).
Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» в системе электроснабже­ния от однотрансформаторной подстанции производится на переменном токе (рис.6). В качестве источника питания измерительной цепи может быть исполь­зован любой понижающий трансформатор TV2 (котельный, сварочный, нагру­зочный и т.п.). Регулирование тока производится реостатом или регулировоч­ным автотрансформатором ТУЗ. Измерительные приборы должны быть класса точности 0,5. Вольтметр необходим с пределами измерения 0 – 7, 5 – 60 В; ам­перметр на 5 А с трансформатором тока, либо прямого включения на 20 А. Ве­личина нагрузочного тока выбирается около 10-15 А. Вторичная обмотка по­нижающего трансформатора подсоединяется на подстанции к нулевому прово­ду и к одному из фазных проводов, как можно ближе к питающему трансфор­матору TV1, чтобы учесть сопротивление всей испытуемой цепи. Измеритель­ная схема может питаться также от постороннего источника переменного тока.
Для определения тока к.з с целью оценки возможности сгорания плавкой вставки предохранителей FU2 один из фазных проводов (на схеме фаза А) со­единяется с корпусом двигателя Ml в точке 2 с целью создания петли.
Рубильник QS2 включается, а автоматический выключатель QF3, и все остальные коммутационные аппараты используемой линии (например, рубиль­ник QSZ) отключаются. Ролик автотрансформатора ТУЗ устанавливается в ну­левое положение.
Включить рубильник QSI, плавно увеличивая ток при помощи авто­трансформатора ТУЗ, сделать отсчет напряжения Ull3M и тока 1иш. Полное сопро­тивление петли определяют по формуле:
                                                                                             (2.8.)
Рис. 6. Схема измерения полного сопротивления петли фаза-нуль по методу амперметра-вольтметра
Измеренная величина 2фн должна быть сложена арифметически с расчет ной величиной полного сопротивления одной фазы питающего трансформаторе Zmi/3, взятой с характеристики трансформатора /5/.
Сопротивление петли «фаза – нуль» можно измерить не отключая напря­жения, не прерывая работу электропотребителей. Для этой цели применяется прибор М-417, которым измеряют это сопротивление в сетях переменного тока промышленной частоты напряжением 380 ± 10 %, В . Работа схемы прибора основана на методе вольтметра.
Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» производится в следую­щем порядке.
Прибор устанавливают в горизонтальном положении. Ручку «Калибров­ка» ставят в крайнее левое положение. Один провод от прибора присоединяют к фазе сети в конце испытуемой линии вблизи электроприемника, а второй про­вод – к корпусу электроприемника. Затем подается напряжение на измеряемый участок цепи. Если при этом сигнальная лампа Л1 не загорается, что свидетель­ствует о неисправности цепи фаза – нуль, испытание следует прекратить. При загорании этой лампы нажимают кнопку «Проверка калибровки» и с помощью рукоятки «Калибровка» устанавливают стрелку прибора МП на нуль. Отпустив кнопку «Проверка калибровки», нажимают кнопку «Измерение» и отсчитывают показания по шкале прибора. Загорание сигнальной лампы Л2 при нажатии кнопки «Измерение» свидетельствует о том, что сопротивление петли более 2 Ом.
Повторное измерение можно производить только после проверки калиб­ровки.
С прибором должно работать не менее 2-х человек с соблюдением всех правил безопасности при работе в действующих электроустановках. На время подключения прибора следует снимать напряжение с испытываемого участка цепи. Если это не возможно, то в порядке исключения допускается подключе­ние прибора под напряжением, но только при соблюдении правил электробезо­пасности.

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА
 
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 RK3., 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 Rx – 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 (pn.cZ). 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 х – потенциал на поверхности земли на расстоянии X от заземлителя, В; <р, – полный потенциал заземлителя, В; R3 – сопротивление заземлителя, В; Rx -кажущееся сопротивление заземлителя при расположении потенциального электрода П в точке X, Ом.
Сопротивление Rx (Ом) при использовании метода амперметра-вольтметра определяется по выражению
                                                                                                   (4.2)
где Uvх – 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 Rx 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*хf(x) получается кривая рас­пределения потенциалов вблизи испытуемого заземлителя.
По известному значению полного тока однофазного замыкания на землю IJ3 \п кривой распределения потенциалов определяются напряжение прикосно­вения U и напряжение шага Um.
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 φх + 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 Uпр    и Um   позволяет более полно оценить условия
безопасности эксплуатации заземленных электроустановок и заземляющих уст­ройств карьеров и приисков. При этом величины Unpmax 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.
5.4                     . 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 Rx.
При использовании метода амперметра-вольтметра сопротивление Rx оп­ределяется по выражению (4.2).
При использовании измерителей сопротивления .заземления МС-08 и М-416 сопротивление Rx 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.

27.10.2011   Рубрики: УГГУ