Расчет сопротивления защитного заземления

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления, число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжение прикосновения в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышает допустимых значений.

При устройстве заземления из искусственных заземлителей (например, стальных труб) обычно определяют сопротивление растеканию тока единичного заземлителя по формуле:

(9).

где с — удельное электрическое сопротивление почвы. Ом" см;

l — длина электрода (заземлителя), см;

d — диаметр заземлителя, см:

t — расстояние от центра заземлмтеля до поверхности земли, см.

Величины удельного сопротивления почвы, указаны в табл. 3.

Таблица 3.

Необходимое число трубчатых заземлителей определяется по формуле:

(10).

где Rз — сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, Ом;

з — коэффициент экранирования (использования) электродов в зависимости от расстояния между ними (принимаем равным 0,55−0,70).

Сопротивление растеканию тока заземляющего устройства определяется по формуле:

где Jк — расчетный ток замыкания на корпус электрооборудования. А;

б — коэффициент напряжения прикосновения, зависящий от расстояния между точкой, на которой стоит человек, и заземлителем (принимаем равным 0,75).

Величина сопротивления защитного заземления согласно ПУЭ не должна превышать 4 Ом для электроустановок напряжением до 1000 В и 0,5 Ом для электроустановок напряжением выше 1000 В.

Порядок выполнения работы А. Оцепить опасность поражения человека электрическим током при пробое фазы на корпус электрооборудования в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.

1. Рассчитать по формуле (4) величину тока через тело человека, приняв.

Uф =127 В, Rч =1000 Ом и Rиз от 0 до 400 кОм. Данные занести в таблицу. Построить график Jч = f (Rиз).

• 1. Привести стенд в исходное положение:
  • а) все тумблеры поставить в положение «Выкл» (вниз);
  • б) переключатели «Пу» и «Пф» включить в фазу «А» ;
  • в) тумблер «устр» установить в положение «вкл» .
• 3. Переключателем «Rч» установить сопротивление 1000 Ом.
• 4. Переключатели сопротивления изоляции фаз установить на ra = rb = rc = 1 кОм.
• 5. Нажать кнопку «Замыкание», при этом имитируется замыкание фазы «А» на корпус электрооборудования. Вычертить схему из общей принципиальной схемы стенда.

Записать показания миллиамперметра «А» т. е. измерить ток, проходящий через тело человека. Снять показания вольтметра V, т. е. измерить напряжение фазы.

6. С помощью переключателей ra, rb, rc изменять сопротивления изоляции фаз относительно земли, соответственно устанавливая их положение: 2, 5, 40 и 400 кОм. Записать показания миллиамперметра А2 и вольтметра V при каждом положении переключателя.

Результаты измерений занести в табл. 4.

Привести стенд в исходное положение согласно указаниям п. 2.

Б. Определить опасность поражения человека электрическим током при пробое фазы на корпус электрооборудования в чстырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью.

Рассчитать по формуле (5) величину тока через тело человека, приняв Uф =220 В, R0 =10 Ом, Rx от 0 до 10 кОм. Данные занести в таблицу.

Построить график Jч = f (Rч).

• 8. Собрать схему трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью. Для этого тумблер «устр» установить в положение «вкл»; установить заданное значение сопротивления заземления нейтрали (R0 =10 Ом), включив тумблер «r0»; переключатели «Са», «Сb», «Сc» в положение 0,1; «ra «= «rb «= «rc «= 0.
• 9. Переключателем «Rчел» установить заданное значение Rч = 1 кОм
• 10. Нажать кнопку «Замыкание». Записать показания миллиамперметра А2 и вольтметра V. Вычертить схему из общей принципиальной схемы стенда. Меняя значения сопротивления тела человека путем установки переключателя «Rчел «в положение 2, 4, 5 и 10 кОм, измерить ток, идущий через тело человека, по миллиамперметру А2. Результаты измерений записать в табл. 4.
• 11. Привести стенд в исходное положение согласно указаниям п. 2. В. Опенка эффективности защитного заземления.
• 12. Собрать схему трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью согласно пп. 2 — 5 «Порядка выполнения работ». Снять показания миллиамперметра А2 и вольтметра V.
• 13. Заземлить электрическую установку через заземлитель сопротивления, для чего включить тумблер «rз1». Снять показания миллиамперметра А2 и вольтметра V. Менять значения сопротивления заземления, для чего выключить тумблер «rз1» и последовательно включить «rз1», а затем «rр», при этом установка присоединяется к заземлителю с сопротивлением 4 Ом, соответствующим нормам ПУЭ. Снять показания миллиамперметра А2 и вольтметра V. Результаты измерений записать в табл. 5.
• 14. Привести стенд в исходное положение, установить тумблер в положение «устр» .

Содержание отчета.

• 1. Параметры исследуемых электрических сетей в результате расчета и измерения токов и напряжений, сведенные в табл.4 и 5. 2 Электрические схемы прикосновения человека к корпусу электроустановки в сетях трехфазного тока с указанием пути прохождения тока.
• 3. Нанести на графики экспериментально полученные зависимости. Сравнить экспериментальные данные с теоретическими:

Jч = f (Rиз) и Jч = f (Rч).

• 4. Определитыю графикам значения Rч и Rиз при величине Jч = 10 мА (значение отпускающего тока).
• 5. Рассчитать значение тока, проходящего через тело человека при прикосновении к корпусу электрооборудования, в случае его заземления через сопротивление Rз = 4 Ом по формуле (7). Принять Uф = 127 В.
• 6. Рассчитать количество трубчатых заземлителей, необходимых для помещении с повышенной опасностью поражения электрическим током, по формулам (9−11).

Принять d = 4 см; t == 120 см; l = 200 см; Jк = 12 A; Uпр = 36 В. Значение удельного сопротивления с выбрать для любого вида грунта.

• 3. Техника безопасности при работе на экспериментальном стенде
• 1. При выполнении эксперимента необходимо убедиться в наличии и исправности защитного заземления стенда.
• 2. Необходимо сообщить преподавателю о замеченных недостатках и неисправностях стенда.
• 3. Все тумблеры, переключатели и кнопки включать в строгой последовательности.
• 4. Запрещается самостоятельно менять плавкие предохранители

Контрольные вопросы к лабораторной работе.

1. Какой величины ток протекает через тело человека при прикосновении к одной из фаз сети с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В? Принять расчетное сопротивление тела человека 1000 Ом, сопротивление заземления нейтрали — 4 Ом.

• 1.1. 0,38 А
• 1.2. 0,22А
• 1.3. 0,19 А
• 1.4. 0,11 А
• 1.5. 0,127 А
• 2. Рассчитать величину тока, протекающего через тело человека, при прикосновении к корпусу заземленного электродвигателя с поврежденной изоляцией при замыкании фазы на корпус. Принять ток, протекающий через защитное заземление — 10 А, сопротивление защитного заземления — 4 Ом, расчетное сопротивление тела человека 1000 Ом, сопротивление обуви — 1000 Ом.

• 2.1. 0,1 А
• 2.2. 0,2 А
• 2.3. 0.01А
• 2.3. 0,02 А
• 2.4. 10 А
• 3. Трехфазный двигатель присоединен к сети с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В. Под каким напряжением окажется человек при прикосновении к двигателю в случае замыкания одной фазы па корпус, если двигатель заземлен (сопротивление защитного заземления двигателя 4 Ом, сопротивление заземления нейтрали 1 Ом)?

• 3.1. 380В
• 3.2. 220В
• 3.3. 304В
• 3.4. 176В
• 3.5. 76В
• 4. Указать максимальную допустимую величину переменного тока, проходящего через тело человека.
• 4.1. 0,5 мА
• 4.2. 1,0 мА
• 4.3. 10 мА
• 4.4. 100 мА
• 4.5. 1000 мА
• 5. Указать максимально допустимое напряжение прикосновения на электрооборудовании в случае замыкания фазы на корпус в помещении с повышенной опасностью поражения электрическим током.
• 5.1. 6 В
• 5.2. 12 В
• 5.3. 36 В
• 5.4. 42 В
• 5.5. 110 В
• 6. Определить ток, проходящий через тело человека, в случае прикосновения к одной фазе в сети с изолированной нейтралью напряжением 380/220 В. Принять сопротивление изоляции фазы относи тела земли 30 000 Ом (R'из = R''из = R'''из). Расчетное сопротивление тела человека 1000 Ом.
• 6.1. 0,01 А
• 6.2. 0,02 А
• 6.3. 0,03 А
• 6.4. 0,04 А
• 6.5. 0,05 А
• 7. Определить величину тока, проходящего через тело человека в однофазной сети, в случае его прикосновения к фазе, если фазное напряжение равно 220 В. Сопротивление изоляции первой фазы относительно земли 42 000 Ом, расчетное сопротивление тела человека 1000 Ом.

• 7.1. 0,001 А
• 7.2. 0,002 А
• 7.3. 0,003 А
• 7.4. 0,004 А
• 7.5. 0,005 А
• 8. Определить величину тока, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной фазе сети с изолированной нейтралью напряжением 380/220 В. Вторая фаза замкнута на землю. Расчетное сопротивление тела человека 1000 Ом, сопротивление изоляции первой фазы относительно земли 97 000 Ом.

• 8.1. 0,22 А
• 8.2. 0,38 А
• 8.3. 0,66 А
• 8.4. 1,14 А
• 8.5. 1,32 А
• 9. Определить величину тока, проходящего через тело человека, при его прикосновении к одной фазе сети с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В. Вторая фаза замкнута на землю (сопротивление замыкания фазы па землю принять равным нулю). Сопротивление замыкания нейтрали 1 Ом, сопротивление тела человека 1000 Ом, сопротивление изоляции первой фазы относительно земли равно 97 000 Ом.

• 9.1. 0,22 А
• 9.2. 0,38 А
• 9.3. 0,66 А
• 9.4. 1,44 А
• 9.5. 1,32 А
• 10. На лабораторном столе в помещении без повышенной опасности поражения человека электрическим током установлены три электрических прибора. Определить наиболее опасный случай прикосновения человека к приборам при пробое изоляции на корпус. Корпус одного прибора заземлен (пол нетокопроводящий). Возможно замыкание на корпус любого прибора.

• 10.1. 1
• 10.2. 2
• 10.3. 3
• 10.4. 4
• 11. Определить силу тока, проходящего через тело человека в сети переменного тока при двухфазном прикосновении. Фазовое напряжение сети 220 В, расчетное сопротивление изоляции фаз относительно земли 97 000 Ом.

• 11.1 0,022 А
• 11.2. 0,038 А
• 11.3. 0,066 А
• 11.4. 0,22 А
• 11.5. 0,38 А
• 12. Каким должно быть максимальное напряжение электрифицированного инструмента в помещениях с повышенной опасностью?
• 12.1. 6В
• 12.2. 12В
• 12.3. 36В
• 12.4. 42В
• 12.5. 220В