УДК 621.316.98 (071)

Исследование состояния защитного заземления методом амперметра-вольтметра: Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов всех специальностей/Сост. П.И. Булахов, 3.Г. Смолина, В.В. Храмов; КГТУ. Красноярск. 1994. 12 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

© Красноярский государственный технический университет, 1994

Корректор А.А. Гетьман

Подп. в печать 24.03.1994. Формат 60x84/16. Бумага тип. №3.

Офсетная печать. Усл.печ.л.0,75. Уч.-изд.л.0,75. Тираж 300 экз.

Заказ 323. С 48

Отпечатано на ротапринте КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26

11

зафиксировать в таблице 5 показания амперметра и вольтметра. Нажать кнопку "сеть" вертикальной панели;

штекер, соединяющий вольтметр с гнездом "Rз", переставить, в гнездо "Rз'", нажать кнопку "сеть" вертикальной панели и зафиксировать показания амперметра и вольтметра. Нажать кнопку "сеть" вертикальной панели;

переставить штекер в гнездо "Rз" " произвести измерения и зафиксировать результаты измерения в таблице 5.

Привести лабораторный стенд в исходное положение.

По результатам измерений вычислить значения R_з=U/I и занести их в таблицу 5.

Таблица 5

Результаты измерений величин тока и напряжения

Сопоставить полученные результаты и сделать вывод о возможности эксплуатации электроустановки с расчетным и измеренным (свой вариант) сопротивлением защитного заземления.

Контрольные вопросы

1. Назначение защитного заземления?

2. Назначение рабочего заземления?

3. Назначение измерительного заземления?

4. Каково конструктивное выполнение заземляющего устройства?

5. Какие материалы применяются в качестве электродов, соединительной полосы?

6. Каковы способы соединения полосы с вертикальными электродами, с заземляемым оборудованием?

7. В какое время года рекомендуется проверять сопротивление заземляющего устройства? Когда учитывается коэффициент сезонности?

8. В чем заключается контроль сопротивления заземления?

9. Какие применяются методы контроля заземления?

10. В чем сущность и особенности метода амперметра-вольтметра?

12

ЛИТЕРАТУРА

1. Охрана труда /Под ред. Б.А. Князевского. -М. Высш.шк.,1982.311с.

2. Справочник по наладке электрооборудования электростанций и подстанций /Под ред. Э.С. Мусаэляна.-М.: Энергоатомиздат, 1984. 344с.

3. Долин Н.А. Основы техники безопасности в электроустановках. -М.: Энергия, 1979, 408 с

4. Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу "Охрана труда"/ Сост. Б.В. Дзюндзюк, В.А. Айвазов и др. ХИРЭ. Харьков, 1987. 54 с.

Исследование состояния защитного заземления методом амперметра-вольтметра Красноярск

1994

6

Вспомогательный заземлитель R _в и зонд R _з устанавливаются на расстоянии от испытуемого заземлителя, не менее приведенного на рис.3.

Рис.3. Схема размещения заземлителей для измерения сопротивления растеканию тока:

а - в - одиночных заземлителей; г - полосовых заземлителей; R_х - испытуемый заземлитель; R₃ - зонд; R_в - вспомогательный зонд.

Для большей точности измерений вольтметр должен иметь внутреннее сопротивление не менее 50 кОм. Измерительный ток I₃ проходит через испытываемое заземляющее устройство R_х. Падение напряжения на R_х измеряется вольтметром V, включенным между R_х и зондом и R₃. Таким образом, сопротивление растеканию тока испытываемого заземляющего устройства будет равно R_x=U/I_з.

Методика расчета искусственного защитного заземления

(без учета естественных заземлителей)

Цель расчета - определение количества и размеров электродов, длины соединительной полосы и сопротивления растеканию тока.

Исходные данные: напряжение заземляемой, электроустановки равно 380 В, нейтраль трансформатора изолирована, удельное электрическое сопротивление грунта выбирается по варианту, заземляющее устройство - контурное, электроды стальные, грунт однородный.

Вариант учебного задания выбирается старшим подгруппы по последней цифре номера его зачетной книжки (Табл. 1).

Определить расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м, в соответствии с вариантом задания

где ψ- коэффициент сезонности (Табл. 2); ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м (Табл.1).

7

Таблица 1

Варианты учебного задания

Таблица 2

Признаки климатических зон и коэффициента сезонности ψ для однородной земли

Примечание: земля считается нормальной влажности, если измерению электрического сопротивления грунта предшествовало выпадение небольшого количества осадков

Рассчитать сопротивление растекания одиночного вертикального заземлителя (электрода) по формуле

8

где L=3 м - длина заземлителя; d=0,05 м - диаметр трубы или стержня; Н=h + L/2 - глубина заложения вертикальных электродов, м. (рис. 4); h=0,8 м - расстояние от поверхности земли до электрода.

(3)

Рассчитать, количество верти-кальных электродов, необходимых для получения допустимых значений сопротивления заземления по приближенной формуле, без учета полосы связи

Рис. 4. Трубчатый или стержневой заземлитель в грунте

где R_доп - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства (табл.1); η–коэффициент использования группового вертикального заземлителя (табл.3); n-число вертикальных электродов.

Коэффициент использования учитывается при расстоянии между вертикальными электродами менее 40 м, когда происходит взаимодействие полей растекания тока и уменьшается проводимость электродов. Для определения η необходимо разделить сопротивление одиночного электрода R₀ на допустимое R_доп и полученное значение n сравнить с числом электродов из табл. 3, увеличив его до соответствующего большего табличного значения.

Таблица 3

Коэффициент использования η вертикальных электродов группового заземлителя, размещенных пo контуру, без учета влияния полосы связи

Рассчитать длину горизонтальной соединительной полосы

где а=3 м - расстояние между вертикальными электродами. Рассчитать сопротивление соединительной полосы по формуле

5

грунта, степень уплотненности), также от времени года. Наибольшую величину оно имеет в холодный период (северные районы) и в теплый период (южные районы), когда почва наиболее сухая.

Сопротивление заземляющих устройств необходимо периодически контролировать, так как из-за коррозии заземлителей или механических повреждений оно может превысить допустимую величину. Контроль сопротивления осуществляется перед вводом заземляющих устройств в эксплуатацию после монтажа, через год пocле включения в эксплуатацию и в последующем при комплексном ремонте электроустановки, но не реже чем через 10 лет на электростанциях, подстанциях и линиях электропередач, через 3 года на подстанциях потребителей и ежегодно в цеховых электроустановках потребителей.

Сопротивление заземляющих устройств не должно превышать 4 Ом в электросетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и 10 Ом в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью. Так в электросетях до 1000 В с заземленной нейтралью сопротивления заземляющих устройств не должны превышать 2 Ом при линейном трехфазном напряжении 660 В, 4 Ом - при 380 В и 8 Ом - при 220 В. Измерение сопротивления растеканию тока заземляющих устройств, как правило, производят в теплое время года (май-октябрь), и измеренное удельное сопротивление грунта ρ умножается на коэффициент сезонности ψ, учитывающий возможное повышение сопротивления в течение года и состояние грунта во время измерений. Для измерения сопротивления используются измерители заземления МС-07, МС-08, М-372, М-416, М-1011, геофизический прибор ИКС, компенсационные приборы, работающие на повышенной частоте; метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и другие. Для определения удельного электрического сопротивления грунта используется метод четырех электродов. Однако наиболее распространен метод амперметра-вольтметра (рис. 2).

Рис. 2. Схема измерения сопротивления заземляющих устройств по методу амперметра-вольметра: R_x-испытываемое сопротивление; R_з , R_з^' , R_з^" - зоны для различных грунтов; R_в - вспомогательный заземлитель (зонд).

4

с т в е н н ы м заземлителем называется заземлитель, специально выполненный (вбитый, ввернутый, закопанный на определенную глубину) для целей заземления. Естественным заземлителем называются находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления, за исключением трубопроводов горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей, канализации и центрального отопления.

Студентам следует знать, что конструктивно заземление, как правило, выполняется в виде нескольких вертикальных стержневых заземлителей, погруженных в землю на глубину, больше глубины промерзания, и соединенных сваркой между собой горизонтальной соединительной полосой (рис. 1).

По А-А

Рис. 1. Конструкция защитного заземления: а - общий вид; б - установка стержневого заземлителя в траншее; 1 - вертикальный заземлитель; 2 - соединительная полоса (горизонтальный заземлитель).

Стальные заземлители должны иметь следующие наименьшие размеры:

Круглые прутковые диаметром, мм -10

Круглые оцинкованные диаметром, мм - 6

Прямоугольная полоса: сечение, кв. мм - 48

толщина, мм - 4

Угловая сталь с толщиной стенок, мм - 4

Стальные трубы с толщиной стенок, мм - 3,5

Сопротивление заземлителя в большой мере зависит от удельного сопротивления грунта ρ, измеряемого в Ом·м. Удельное сопротивление грунта зависит от характера почвы (влажность, температура, род

9

где d - эквивалентный диаметр полосы шириной b= 0,04 м, d=0,95b; h=0,8 м - глубина заложения полосы.

Рассчитать результирующее сопротивление заземляющего устройства

где η_n - коэффициент использования соединительной полосы (табл. 4). Сравнить полученное значение R_гр с R_доп. Если сопротивление группового заземлителя получится больше допустимого сопротивления, то нужно увеличить число электродов и произвести повторный расчет.

Таблица 4

Коэффициенты использования η_n соединительной полосы, соединяющей вертикальные электроды группового заземлителя при а/L=1