Расчет защитного заземления

Расчет производится следующим образом:

1. Выбирается тип заземлителя.

2. Рассчитывают его сопротивление, и, если его величина удовлетворяет нормам, на этом расчет заканчивают.

3. Если сопротивление заземляющего устройства выше нормативного, то меняют параметры заземляющего устройства и вновь рассчитывают его сопротивление. Расчет заканчивают, когда его сопротивление удовлетворяет нормативным значениям.

Нормирование заземления

В ПУЭ (правила устройств электроустановок) нормируется сопротивление заземления в зависимости от напряжения электроустановки. В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом, если же суммарная мощность работающих источников не превышает 100 кВА, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.

Напряжение прикосновения

Напряжение прикосновения - это разность потенциалов двух точек цепи тока, которых одновременно может коснуться человек

,

где Ф_з - потенциал заземлителя (корпуса электроустановки);

Ф_х - потенциал точки земли, где находится человек.

Для полусферического заземлителя:

где г - радиус полусферического заземлителя;

х - расстояние от полусферического заземлителя до точки земли, где находится человек.

3. Описание лабораторного стенда

Экспериментальные измерения проводятся на лабораторном стенде, который моделирует (рис.1):

а) трехфазную трехпроводную сеть напряжением 380/220 В;

б) замыкание фазного провода на заземленный или незаземленный корпус электроприемника;

в) прикосновение человека к корпусу.

Рис.1. Защитное заземление в сети с изолированной

нейтралью (система IT)

Распределение сопротивления изоляции и емкости по длине фаз в схеме стенда имитируются резисторами r_а, r_b, r_с и емкостями С_а, С_b, С_с, соответственно. С помощью соответствующих переключателей устанавливаются заданные значения сопротивлений изоляции и емкости фаз.

Переключатель П_ф замыкает одну из фаз на корпус электроустановки. Ток, проходящий через тело человека с заданным сопротивлением R_чел., измеряется амперметром А2. Напряжения фаз относительно земли измеряются вольтметром V с помощью переключателя П_v. Сопротивление заземляющего устройства имитируется резистором r_з. Напряжение прикосновения U_пр измеряется вольтметром V.

На лицевой панели стенда изображена мнемосхема. При проведении измерений набираются заданные параметры электрической сети. На мнемосхеме высвечиваются включенные в работу участки.

На схеме пути прохождения тока замыкания на землю I_з при однофазном замыкания на корпус электроустановки и тока через тело человека I_h при однофазном прикосновении в сети с изолированной нейтралью.

4. Порядок выполнения работы

Привести моделирующее устройство в исходное положение:

а) все выключатели поставить в положение "отк." (вниз);

б) вращением против часовой стрелки установить переключатели сопротивлений изоляции фаз r_а = r_b = r_с в положение ∞; переключатели емкостей фаз С_а = С_b = С_с в положение 0; значение сопротивления тела человека R _чел. указывается преподавателем.

в) переключатели П_v и П_ф выключить на фазу "b".

Включить тумблер "устр." (сеть с изолированной нейтралью).

Нажатием кнопки "замыкание" создать ситуацию замыкания фазы на корпус электроустановки, сопротивление тела человека Rh при этом подключено к незаземленному корпусу, что равносильно прикосновению к фазе.

При установленных параметрах (R_из = ∞, С = 0) проводимость фаз на землю отсутствует.

По показанию миллиамперметра А2 убедится в том, что ток, проходящий через сопротивление тела человека, в этом случае равен нулю (I_h =0).

Опыт 1

1. Установить на стенде заданное преподавателем значение емкости фаз С_а = С_b = С_с = С и, меняя значение r_а = r_b = r_с = Rиз от 0 до 400 кОм, измерить U_пр, I_h. Результаты занести в табл.1.

2. При оформлении отчета по условиям предыдущего пункта 1 рассчитать I_h по формуле:

(1)

Полученные результаты занести в табл.1.

3. Для оценки эффективности заземления включить заземление (r_з = 10 Ом) и повторить измерения U_пр, I_h согласно п.1. Полученные результаты внести в табл.1.

Таблица 1

Опыт	R чел. Ом	C, мкФ	Rиз,	Без заземления			С заземлением
№			кОм	Ih		Uпр	Ih		Uпр
				|Изм.	Расч.	Изм.	Изм.	Расч.	Изм.
			1
			2
1	...	...	5
			10
			400
		0,1
		0,2
2	...	0,6	∞
		1,0
		1,6
			1
			2
3	...	0	5
			10
			400

4. При оформлении отчета по условиям предыдущего пункта 3 рассчитать I_h по формуле:

(2)

где I_з - ток однофазного замыкания на землю; определяется по формуле 1, в которой вместо сопротивления R _чел. подставляется сопротивление заземлителя r_з. Результаты занести в табл.1.

Опыт 2

1. Установить r_а = r_b = r_с = R_из = ∞ и, меняя значения С_а = С_b = С_с = С в заданном диапазоне, измерить токи I_h и напряжения U_пр при отсутствии заземления; занести полученные данные в табл.1.

2. При оформлении отчета по условиям предыдущего пункта 1 рассчитать I_h по формуле:

(3)

3. Включить заземление корпуса r_з = 10 Ом и повторить измерения I_h и U_пр согласно пункту 1; результаты измерений занести в табл.1.

4. По условиям предыдущего пункта 2 рассчитать Ih по формуле (2), где Iз рассчитывается по формуле (3) с заменой в ней R _чел. на r_з.

Опыт 3

1. Установить С_а = С_b = С_с = 0 и, меняя значения r_а = r_b = r_с = R_из от 0 до 400 кОм, измерять значения I_h и U_пр; результаты занести в табл.1.

2. При оформлении отчета по условиям предыдущего пункта 1 рассчитать I_h по формуле:

(4)

Полученные результаты занести в табл.1.

3. Включить заземление r_з и повторить измерения согласно предыдущему пункту, результаты занести в табл.1.

4. По условиям предыдущего пункта 3 рассчитать I_h по формуле (2), где Iз рассчитывается по формуле (4) с заменой в ней R _чел. на r_з.