Реферат: Область применения защитного заземления
[sms]Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения электрическим током, в случае прикосновения к корпусу электроустановки, и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус, и по другим причинам.
Область применения:
сети с напряжением до 1000 В переменного тока, трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью, однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также постоянного тока, двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока;
сети напряжением свыше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки обмоток источников тока.
Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного тока:
в сетях с изолированной нейтралью до 1000 В и выше;
в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В;
заземленное ,
заземлитель защитного заземления,
заземлитель рабочего заземления, r0 и r3 - сопротивления рабочего и защитного заземлений.
Зависимость напряжения прикосновения от сопротивления изоляции и емкости сети
Если емкость сети большая и сопротивления изоляции мало, то напряжение прикосновения опасно для жизни!
Потенциальная кривая заземлителя на относительно большом от него расстоянии (по сравнению с размерами заземлителя) приближается к потенциальной кривой полушарового заземлителя и описывается ее уравнением:
,
x - расстояние от заземлителя;
Iз - ток, стекающий в землю;
r - удельное сопротивление земли (упрощенно одинаковое в любой ее точке).
Безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющим малое сопротивление заземлителя r3 и малый коэффициент напряжения прикосновения a1.
Если корпус двигателя соединен с заземлителем, то ток замыкания протекает по 2-м параллельным ветвям через заземлитель I3 и через человека Ih. Если сопротивления заземлителя r3 мало (в сотни раз меньше Rh), то почти весь ток течет через заземлитель. Тогда напряжение прикосновения будет равно падению напряжения на заземлителе (на корпусе).
Напряжением прикосновения Uпр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека Rh.
Uпр = Ih Rh .
Одна из этих точек имеет потенциал заземлителя j3 , другая - потенциал основания в том месте, где стоит человек: jосн . Uпр = j3 - jос или Uпр = j3 * a1 , где a1 = 1 - ( jосн / j3 ) - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой a 1 1. j3 = I3 * R3.
Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземленного корпуса двигателя и стоящего на земле, зависит от формы потенциальной кривой и расстояния между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше Uпр и наоборот.
Так, при наибольшем расстоянии (практически более 20 м) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение, равное j3 , при этом a1 =1. При наименьшем значении расстояния, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе, Uпр = 0 и a1 = 0. При других значениях в пределах от 0 до 20 м Uпр плавно возрастает от 0 до j3 , а a1 - от 0 до 1.
Классификация заземлений по назначению
Для защиты человека от поражения электрическим током, а также для обеспечения нормальной работы электрических сетей, применяют заземление.
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (вода реки или моря, каменный уголь) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, для обеспечения электробезопасности. Защитное заземление предназначено для снижения напряжения прикосновения при пробое фазы на металлические нетоковедущие части.
Рабочее заземление - преднамеренное соединение с землей определенных точек электрической цепи. Например, нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугоносящих аппаратов... Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляемся непосредственно (путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты - пробивные предохранители, разрядники, резисторы.
Заземление молниезащиты - преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников с целью отводов от них токов молнии в землю.
Назначение, устройство и принцип действия защитного заземления:
Назначение защитного заземления. Устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимися под напряжением.
Принцип действия защитного заземления. Снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (за счет уменьшения сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).
Устройство заземления. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя-проводника или группы проводников (электродов), соединенных между собой и находящихся в контакте с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части в электроустановки с заземлителем.
По расположению заземлителей относительно заземляемых корпусов заземления выделяют выносные и контурные.
Выносное заземление. Заземлители находятся на некотором удалении от заземляемого оборудования. Выносное заземляющее устройство называют сосредоточенным.
Контурное заземление. Электроды его заземлителя размещаются по контуру площадки, на которой находится заземляемое , а также внутри этой площадки. Электроды равномерно распределяются по площадке, поэтому устройство называется распределенным.
Для искусственных заземлителей (электродов заземления), предназначенных исключительно для целей заземления, применяются вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют прутковую сталь (как наименее дешевую и дефицитную по сравнению с трубами и уголками) диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м, а также уголковую сталь с толщиной полок не менее 4 мм.
Иногда применяют и стальные трубы диаметром 5 - 6 см с толщиной стенки не менее 3,5 мм.
Электроды заземления погружают в грунт вертикально в специально подготовленную траншею. Трубы и уголковую сталь обычно забивают, а прутковую сталь закручивают в грунт с помощью спец. приспособлений. Для связи вертикальных электродов между собой и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют обычно полосовую сталь толщиной не менее 4 мм. Причем для электроустановок напряжением выше 1000 В сечение горизонтального заземлителя выбирают по термической стойкости (исходя из допустимой температуры нагрева 400 оС).
Вертикальные электроды заземления, соединенные между собой при помощи сварки стальной полосой, образуют внешний контур заземления. Внутри здания по периметру прокладывается стальной шиной внутренний контур заземления. Наружный контур заземления соединяется с внутренним не менее чем в двух местах. Подлежащее заземлению присоединяется непосредственно к внутреннему контуру заземления.
Электроды заземления погружают в грунт вертикально в специально подготовленную траншею. Трубы и уголковую сталь обычно забивают, а прутковую сталь закручивают в грунт с помощью специальных приспособлений.
В процессе проектирования, монтажа и эксплуатации заземления возникает необходимость измерять параметры заземления. Проектировщикам необходимо знать точное значение удельного сопротивления грунта, где будет монтироваться заземление. Чем меньше сопротивление грунта, тем лучше заземлитель. Заземляющая проводка, соединяющая заземляемое с заземлителем, должна иметь малое сопротивление (до 0.2 Ом), и в ней не должно быть обрывов. В процессе эксплуатации регулярно измеряется сопротивление заземляющих проводников.
Методы, приборы и схемы измерений параметров заземления:
Метод четырех электродов: Для измерений используется четырехэлектродная схема. Электроды устанавливаются на равных расстояниях а. Крайние электроды соединяют с токовыми зажимами измерителя заземлений, средние - с потенциальными. Если через крайние электроды пропускать ток, между средними появится разность потенциалов U. Значение U в однородном грунте прямо пропорционально удельному сопротивлению и току I и обратно пропорционально расстоянию между электродами , отсюда , где R - показания прибора.
Метод контрольного электрода: измеряем с помощью прибора М-416: в грунт забивают контрольный электрод таких же размеров (длина, сечение), которые предполагаются у электродов заземления. Забивают еще два электрода R з и R вспом. Удельное сопротивление грунта рассчитывается из , отсюда , где l - длина электрода, t - расстояние от поверхности земли до середины электрода.
Метод амперметра-вольтметра. При данном методе на испытуемом заземлителе (R х 1) или контуре заземления (R х) измеряют падение напряжения при пропускании через него тока. Помимо испытуемого заземлителя необходимо иметь еще два электрода: R всп (для создания цепи для измерительного тока через этот электрод и испытуемый заземлитель) и R зонд (для получения в схеме точки с нулевым потенциалом, точки, в которой ток растекания практически отсутствует). Для измерения нужно иметь ток в несколько десятков ампер, чтобы получить достаточную для измерений величину напряжения и исключить влияние блуждающих токов. Измерение сопротивления заземления производится для опоры ЛЭП (R х 1) и контура трансформаторной подстанции (R х).
Измерение сопротивления заземляющей проводки. Для измерения сопротивления заземляющей проводки, определения обрыва в ней, а также для обнаружения аварийного напряжения на оборудовании применяется омметр. [/sms]
