M04498.pdf Техника безопасности

41

Лабораторна робота № 4

ПРАКТИЧНЕ ВИМІРЮВАННЯ СТРУМУ ТА НАПРУГИ ДОТИКУ, ОПОРІВ ІЗОЛЯЦІЇ ТА ЗАНУЛЕННЯ (ЗАЗЕМЛЕННЯ)

Мета роботи: одержати навички практичної роботи з апаратами та приладами для вимірювання електричних величин за допомогою струмовимірювальних кліщів (напругою 10 кВ), мегомметра, омметра, вольтметра при контролі ізоляції, при визначенні параметрів заземлення, занулення, напруги дотику.

Загальні відомості

Техніка безпеки передбачає періодичне вимірювання електричних та фізичних параметрів: перед вмиканням в роботу електроустановки, після ремонту, профілактична перевірка через деякий відрізок часу, тощо. Такі вимірювання можуть відбуватись без вимикання напруги або при вимкненій напрузі.

Вимірювання струму без розриву кола відбувається за допомогою струмовимірювальних кліщів, які являють собою трансформатор струму з роз'ємним магнітопроводом. Первинною обмоткою є провід чи шина, струм в якій треба виміряти. За допомогою двох рукавів магнітопровід розводиться й охоплює провід (шину). Вторинна обмотка має кілька резисторів-шунтів різного опору та перемикач. Паралельно шунтам підключається міліамперметр постійного струму (через діодний місток). Замість чотирьох діодів деякі виконання мають два резистори та два діоди. Таке виконання має прилад Ц4502, схема якого приведена на рис. 4.1, де 111...114 - шунти на різний діапазон вимірювань. Усього таких діапазонів п'ять: 15; 30; 75; 300; 750 А.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

42

Прилад РА має дві шкали 0-15 А (для межі 15 А; 2x15=30 А; 5х15=75А) та 0-300 А (для межі 300 А та 2,5x300=750 А).

Рисунок 4.1 – Електрична схема Ц4502

Вимірювання опору ізоляції виконують мегомметром (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Схема мегомметра М1101М

Мегаомметр складається з генератора постійного струму з ручним приводом, логометричної вимірювальної схеми, обмежувальних резисторів та перемикача (S) діапазону опору (шкали). На корпус виведено три затискачі: З – «земля», Л – «лінія», Э – «екран». Між затискачами Л і 3 вмикають контрольне електричне коло, опір якого треба виміряти (наприклад, корпус приладу або машини та провід обмотки). Щоб позбавитись похибки за рахунок струмів, що можуть протікати поверхнею

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

43

ізоляції, на цю поверхню кладуть екранні електроди, які підключають до затискача «екран».

Визначення напруги дотику здійснюється вольтметром зі змінним діапазоном (75-150-300 В) класу не нижче 2,5. Імітація опору тіла людини здійснюється резисторами 1 кОм; 6 кОм; 6,7 кОм. Поверхня ніг людини імітується двома пластинами з алюмінію 250x125 мм, на які накладають сталеві гирі вагою по 25 кг (або одна пластина 250x250 мм та вантаж 50 кг). Один провід від вольтметра з підключеним паралельно резистором (рис. 4.3) приєднується до пластини, а іншим (щупом) – до фазного проводу до та після розділового трансформатора або на різних стендах: з трансформатором та без трансформатора, а також між фазним проводом та металевим корпусом шафи (зануленим) – короткочасно.

Рисунок 4.3 – Схема визначення напруги дотику

Контрольні запитання для самоперевірки і контролю

1.За яким принципом побудовані струмовимірювальні кліщі?

2.Як можна перевірити опір ізоляції? Як часто це потрібно робити?

3.Поясніть принцип роботи мегомметра. Як ще можна визначити опір?

4.Що таке напруга дотику?

5.Що таке напруга кроку?

6.Які захисні засоби використовуються для захисту від напруги кроку?

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

44

Вказівки з техніки безпеки

При виконанні роботи з мегомметром не крутити генератор, доки не підключені проводи до вимірювального кола. Торкатися до клем і розбирати схему можна лише після зупинки генератора.

Під час експерименту з визначення напруги дотику забороняється торкатися відкритих клем (контактів) руками.

Порядок виконання лабораторної роботи

1.Випробувати вимірювальні кліщі Ц4502 на стенді випробування трансформаторів струму (на межах 15, 30 та 75 А).

2.За допомогою мегомметра М1101М виконати заміри опору кількох кіл. Записати результати вимірювань.

3.Виконати експеримент з визначення напруги дотику. Зібрати схему відповідно до рисунку 4.3. Записати результати вимірювань.

Література

1.Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

–640 с.

2.Справочник электрозащитных средств и предохранительных приспособлений. – М.: Энергоатомиздат, 1984 – 104 с.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

45

Лабораторна робота № 5

КОНТРОЛЬ ІЗОЛЯЦІЇ У МЕРЕЖАХ З ІЗОЛЬОВАНОЮ НЕЙТРАЛЛЮ

Мета роботи: вивчити пристрої та принципові схеми отримання сигналу про пошкодження ізоляції в електричних мережах змінного та постійного струму, які працюють у режимі з ізольованою нейтральною (нульовою) точкою (з малими струмами замикання на землю); дослідити практичні схеми.

Загальні відомості

Робоча ізоляція – це електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, що забезпечує її нормальну роботу та захист від ураження електричним струмом. Стан ізоляції у значній мірі визначає безпеку електричних мереж. Зокрема, опір ізоляції у мережах з ізольованою нейтраллю визначає у разі однополюсного дотику величину струму, що проходить крізь тіло людини. У мережах з заземленою нейтраллю струм, що проходить крізь тіло людини у разі однополюсного дотику не залежить від опору ізоляції. Але у разі поганого стану ізоляції виникає небезпека ураження у разі дотику до ізольованих проводів, а також виникає небезпека замикання на корпус обладнання, з яким людина при роботі має контакт.

Для вияву дефектів проводиться контроль ізоляції, що полягає у вимірюванні її активного опору.

Контроль ізоляції поділяється на:

-приймально-здавальний – проводиться у разі введення до експлуатації електроустановок, у тому числі після ремонту;

-періодичний – проводиться у терміни, встановлені ПУЕ, або у разі вияву дефектів;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

46

- постійний – проводиться безперервно у процесі експлуатації електроустановок.

Згідно з ПУЕ у разі приймально-здавального та періодичного контролю вимірювання опору ізоляції проводяться при вимкненій електроустановці або дільниці мережі. Вимірюється опір ізоляції кожної фази відносно землі та між фазами на кожній дільниці між двома послідовно встановленими запобіжниками, пристроями захисту та іншими пристроями, а також за останнім запобіжником.

Схема виміру опору ізоляції мегометром наведена на рис. 5.1.

Рисунок.5.1 – Схема виміру опору ізоляції

Опір ізоляції у мережах до 1000 В згідно з ПУЕ не повинен бути нижче 0.5 МОм на фазу.

Для періодичного контролю ізоляції застосовують мегомметри типу Ф4101, розраховані на напругу 100, 500, 1000 В.

Постійний контроль дозволяє виконати контроль ізоляції усієї мережі із підключеними споживачами. Найпростішою схемою контролю є схема трьох вольтметрів (рис. 5.2), що включаються „зіркою” із заземленою спільною точкою. Кожний вольтметр показує напругу відносно землі тієї фази, до якої він підключений. У разі справної ізоляції провідності ізоляції фаз приблизно рівні, зміщення нейтралі невелике та напруги фаз відносно землі приблизно

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

47

рівні фазним напругам джерела. У разі погіршення опору ізоляції збільшується зміщення нейтралі, що веде до зменшення напруги у пошкодженій фазі. Зокрема, у разі глухого замикання на землю напруга пошкодженої фази буде близька до нуля, а напруги справних фаз наблизяться до лінійних. Відповідно, один вольтметр буде показувати нуль, а два інших – лінійні напруги.

Rз

Рисунок 5.2 – Схема трьох вольтметрів

Необхідно пам’ятати, що за показаннями вольтметрів можна робити висновок лише щодо наявності погіршення стану ізоляції, але аж ніяк про величину опору ізоляції. У разі одночасного погіршення ізоляції, наприклад, старіння, навіть до короткого замикання вольтметри будуть вимірювати фазну напругу.

Захисне заземлення, як правило, конструктивно виконується у вигляді декількох вертикальних стержневих заземлювачів, занурених у землю на певну глибину та з’єднаних горизонтальною смугою. Опір заземлення залежить від питомого опору ґрунту. Опір заземлення необхідно періодично контролювати, бо внаслідок корозії заземлювачів або їхніх механічних пошкоджень опір може перевищити допустиму величину. Контроль слід проводити перед введенням заземлення до експлуатації та щорічно у разі найбільшого засихання та замерзання ґрунту. Опір захисного заземлення не повинен перевищувати 10 Ом.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

48

Вимір опору заземлювачів може бути проведений різноманітними засобами. Найбільш розповсюджений – засіб амперметр-вольтметра, суттєвість якого полягає у наступному (рис. 5.3):

а) допоміжний заземлювач B та зонд З встановлюються на такій відстані один від одного та від контрольованого заземлюючого пристрою Rx ,

щоб їхні поля розтікання не накладалися;

б) вольтметром V , включеним між заземлюючим пристроєм Rx та

Рисунок 5.3 – Схема вимірювання опору заземлюючого

Якщо нейтраль генератора або трансформатора не заземлена (або заземлена через великий опір), то пошкодження ізоляції однієї фази (однофазне замикання на землю) не є коротким замиканням та не вимагає миттєвого вимикання кола (окрім електроустановок з особливо небезпечними умовами – шахти, торфорозробки та ін.). Пристрої, які сигналізують про пошкодження ізоляції, називають пристроями контролю ізоляції.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

49

При змінному струмі у режимі з ізольованою (або компенсованою – замкнутою через індуктивну котушку) нейтраллю експлуатуються мережі напругою від 3 до 35 кВ включно, а також мережі 500 В. ПУЕ розглядає ці мережі, як мережі з малими струмами замикання на землю (до 500 А). Споживачі практично не відчувають зміни режиму (струми витоку – не більше 30 А), однак пошкодження ізоляції однієї фази призводить до підвищення напруги на непошкоджених фазах, що може призвести до пробою ізоляції інших фаз та переходу мережі у режим дво-, або трифазного замикання на землю (особливо – у кабельних мережах тривалого терміну експлуатації). Головне – у місці замикання на землю з'являються небезпечні для життя напруги дотику та кроку: тому оперативний персонал повинен вимкнути пошкоджене коло протягом найкоротшого часу.

Принцип роботи пристроїв контролю ізоляції базується на вимірюванні напруг та струмів нульової послідовності, які з'являються внаслідок несиметрії напруг або струмів (у мережах змінного струму).

Трансформатори струму нульової послідовності (кабельні ТЗЛ-10, ТЗР- 0,66; шинні - ТНПШ) являють собою замкнутий магнітопровід з вторинною обмоткою, крізь який пропускають трижильний кабель (або три шини). У вторинну обмотку вмикається реле струму (РТ-40), через яке сигнал передається до системи попереджувальної сигналізації (чарунка КРУ2-10-20) або безпосередньо - сигнальне (вказівне) реле (чарунка КСО-272). Випадання блінкера та поява звукового сигналу чи світла лампи будуть сигналізувати про пошкодження ізоляції однієї жили кабелю. Схеми наведені на рис. 5.4.

Загальний сигнал на підстанції звичайно отримують із схеми відкритого трикутника, який утворюється трьома додатковими обмотками триобмоткового трансформатора напруги трьох однофазних 3хЗНОЛ або - 3хЗНОМ, або трифазного НТМИ (або НАМИ).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

50

Рисунок 5.5 – Контрольізоляції у мережах змінного струму

Контроль ізоляції мереж змінного струму з глухочи ефективно заземленою нейтраллю не передбачається, тому що в таких мережах замикання на землю однієї з фаз є однофазним коротким замиканням, яке негайно автоматично вимикається релейним захистом.

У мережах до 1000 В з ізольованою нейтраллю найпростішою схемою контролю ізоляції є схема з вольтметрами. У мережах понад 1000 В вольтметри контролю ізоляції вмикаються через трансформатори напруги (рис. 5.4), але такі схеми на практиці використовують рідко. В нормальних умовах роботи вольтметри будуть показувати фазні напруги, при металевому замиканні на землю однієї з фаз вольтметр, який увімкнутий на пошкоджену фазу, покаже нуль, а інші вольтметри – лінійну напругу.

На рис. 5.5 наведені схеми контролю ізоляції в оперативних колах постійного струму та в колах збудження генераторів. Для візуального контролю встановлені два вольтметри, кожний з яких у нормальному режимі показує половину напруги між полюсами, а при нерівності витоків (різна

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com