Описание лабораторного стенда

Исследование распределения потенциала на поверхности земли, напряжений прикосновений и шага, защитного заземления и зануления проводится на стенде, лицевая панель которого изображения на рис. 10. Стенд выключается с помощью аппарата АП-50. При этом загораются сигнальные лампы HL, расположенные около фазных проводов.

Лабораторный стенд представляет собой низковольтную модель с понижением напряжения сети до безопасных значений, имеющую схемы распределения потенциала при однофазном замыкании, двойном замыкании (двух фаз на два корпуса); распределения напряжения прикосновения и шага; исследования действия защитного заземления в сети с изолированной и заземленной нейтралью; исследование действия защитного действия зануления в сети без повторного и с повторным заземлением нулевого защитного проводника. Стенд позволяет моделировать любую из четырех сетей трехфазного тока.

Выбор сети трехфазного тока производится включением тумблеров В1 (выбор нейтрали) и В2 (присоединение нулевого защитного проводника). При включении тумблера В2 загорается лампа HL у нулевого защитного проводника. Имитация замыканий на корпусе электроустановок производится включением тумблеров В3, В5 и В13 в верхнее положение. Тело человека имитируется в схеме стенда активным сопротивлением 1000 Ом, подключением при исследовании распределения напряжения прикосновения тумблером В6. Тумблеры В7 и В8 используются при исследовании эффективности действия защитного заземления корпусов 1 и 2. Тумблеры В9 и В10 включаются при исследовании защитного действия зануления корпусов 1 и 2. Тумблеры В9 и В10 включаются при исследовании защитного проводника имитируется тумблером В11. Тумблер В12 используется для имитации повторного заземления нулевого защитного проводника.

Вольтметры V1 и V2 используются при исследовании распределения потенциала на поверхности земли и напряжений прикосновения и шага, а также при определении эффективности действия защитного заземления и зануления.

Рабочее задание и порядок выполнения работы

1. Изучить схему стенда и подготовить таблицы 1-6 для записи результатов измерения и расчетов.

2. Включить стенд с помощью аппарата АП-50. При этом тумблеры В1-В13 должны быть в нижнем (отключенном) положении.

3. Исследовать распределение потенциала на поверхности земли на модели опоры ЛЭП при различных режимах нейтрали. Результаты измерений занести в табл. 1. Выбор режима нейтрали осуществляется тумблером В1 (нижнее положение В1 – изолированная нейтраль, верхнее положение В1 – заземленная нейтраль). Замыкание на опору ЛЭП имитируется включением тумблера В13. После окончания измерений перевести тумблеры В1 и В13 в нижнее положение. Построить зависимость φ(х) распределения потенциала у опоры ЛЭП.

4. Снять и построить распределение потенциала при двойном замыкании на корпуса 1 и 2 (включением тумблеров В4 и В5) в сети с изолированной и заземленной нейтралью.

5. Измерить напряжение прикосновения U_пр на расстояниях х = 0; 8; 12; 16; 20 м от электродвигателя, имеющего замыкание на корпус (включение тумблера В1), при различных режимах нейтрали. Включение тела человека с сопротивлением R = 1000 Ом осуществить тумблером В6. Результаты измерений представить в табл. 3 и построить зависимость U_пр(х).

6. Исследовать изменение напряжения шага U_ш на модели опоры ЛЭП при замыкании на нее фазы (включение тумблера В13) от расстояния х. Ширину шага принять равной 1 м. Результаты измерений занести в таблицу и построить зависимость U_ш(х).

7. Исследовать эффективность действия защитного заземления:

а) в сети с изолированной нейтралью при замыкании на корпусе (включение тумблера В4 и В7);

б) в сети с изолированной нейтралью при двойном замыкании на заземленные корпуса 1 и 2 (включение тумблеров В4 и В5, В7 и В8);

в) в сети с заземленной нейтралью при замыкании на корпус 1 (включение тумблера В1, В4, В7).

Согласно пунктам а), б), в) измерить напряжение корпусов 1 и 2 относительно земли и занести результаты в табл. 5.

8. Провести расчеты напряжения прикосновения к корпусам 1 и 2 по пп. 7 а), б), в) и результаты расчетов занести в табл. 5. Данные для расчетов: фазное напряжение U_ф = 220 В, сопротивление тела человека R_h = 1 кОм, сопротивления изоляции воздушной линии относительно земли R = R_ф = 3,6 кОм, сопротивления заземления корпусов 1 и 2 R_з1 = R_з2 = 4 Ом, сопротивление заземления нейтрали R₀ = 4 Ом. Сравнить полученные результаты расчета с экспериментальными данными.

9. Исследовать действия зануления (включить тумблеры В1, В2, В9, В10):

а) без повторного заземления нулевого защитного проводника (тумблер В12 отключен) при замыкании на корпус 2 (включить тумблеры В5 и В11). Определить напряжение корпусов 1 и 2 относительно земли и результаты занести в табл. 6.

б) с повторным заземлением нулевого провода (включить тумблер В12) при замыкании на корпус 2. Измерить напряжение корпусов 1 и 2 относительно земли и расчеты занести в табл. 6.

в) при обрыве нулевого защитного проводника (отключить тумблер В11) без повторного заземления (отключить тумблер В12) и с повторным заземлением (включить тумблер В12) при замыкании на корпус 2 (включить тумблер В5). Измерить напряжения корпусов 1 и 2 относительно земли и занести результаты в табл. 6.

Сравнить полученные результаты с допустимым напряжением прикосновения при временах срабатывания защиты 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0 сек по литературе [2, 3].

9. Провести расчеты к пп. 9 а), б), в) при следующих данных: U_ф = 220 В, R_м = 2R_ф , R₀ = R_п = 4 Ом. Результаты расчета занести в табл. 6.