microbik.ru
1


Московский государственный институт электроники и математики

(технический университет)

Кафедра «Экология и право»
Лабораторная работа

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

«Защита от поражения электрическим током»

выполнили

студенты группы С-94:

Кривенко С.В.

Савельев А.Л.

Чернов А.В.

Чупилко А.М.

Гавриленко А.Б

Воробьев Д.Н.

проверил:

Завальнюк Андрей Фомич

Москва 2008

Оглавление


Расчет и контроль защитного заземления 3

Расчет 5

Оценка результатов расчета 6

Оценка результатов измерений 7

Контроль качества электрической изоляции 8

Оценка качества изоляции сети при периодическом контроле под рабочим напряжением 9

Оценка качества изоляции элементов сети и электроустановок при снятом напряжении 9

Оценка качества электрической изоляции по отошению i15/i60 10

Результаты по защитному заземлению: 13

Результаты по занулению: 14



Расчет и контроль защитного заземления


Защитное заземление – это преднамеренное соединение с землёй нетоковедущих металлических частей электрооборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением в результате нарушения изоляции. Правильно рассчитанное и выполненное защитное заземление позволяет снизить величину тока через человека до безопасной величины при касании им корпуса оборудования, оказавшегося под напряжением.

Защитное заземление используется в трёхфазных трехпроходных сетях при величинах напряжений до 1000В с изолированной нейтралью и выше 1000В – с любым режимом нейтрали.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей – металлических стержней, находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части оборудования с заземлителями. Различают заземлители искусственные, предназначенные специально для заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы другого назначения. В качестве искусственных заземлителей обычно используют вертикатьные (угловая сталь) и горизонтальные (круглая сталь) электроды.

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемого сопротивлением растеканию тока. Сопротивление заземлителя растеканию тока складывается из сопротивления самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и землёй и сопротивлением грунта. Два первых по сравнению с последним весьма малы, поэтому ими пренебрегают и под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.

Основной параметр, который используется при нормировании защитного заземления – сопротивление заземлителей растеканию тока. Согласно требованиям ПУЭ это сопротивление в установках с напряжением до 1000В не должно превышать 4 Ом при суммарной мощности источников тока более 100кВА и 10 Ом при мощности менее 100 кВА. В установках с напряжением выше 1000В при токах замыкания на землю больше 500А это сопротивление не должно превышать 0,5 Ом. При меньших величинах тока замыкания 250 А, но не более 10 Ом.

При расчёте заземления сначала определяется сопротивление одиночного заземлителя растеканию тока. Для трубчатого или стержневого заземлителя в грунте это сопротивление равно:



где ρ – удельное сопротивление грунта (электрическое сопротивление куба из грунта со сторонами 1 см), Ом*см

lT – длина заземлителя, см

d – диаметр заземлителя, см

t – расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя, см
t=h+lT/2 где h глубина заложения заземлителя.

Количество заземлителей находится по формуле:



RН – нормируемая величина сопротивления, определяемая в соответствие с требованиями ПУЭ, Ом.

ηT – коэффициент использования вертикальных заземлителей, учитывающий увеличение сопротивления растеканию заземлителей за счет повышенной плотности тока в общих участках земли, по которым проходят токи нескольких электродов. ηT – табулированная величина.

Сопротивление растеканию горизонтальной соединительной полосы определяется по выражению:



lП – длина соединительной полосы, см.

lП=a(n-1) где а – расстояние между вертикальными заземлителями, см.

b – толщина соединительной полосы, см.
Суммарное сопротивление растеканию заземляющего устройства находится по формуле:



где ηП – коэффициент использования горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные заземлители.

ηT – табулированная величина, определяется в зависимости от n, a/lT, размещения заземлителей.

Полученная величина сопротивления растеканию сравнивается с нормируемой в ПУЭ
Контроль заземления производится при вводе установки в эксплуатацию и периодически в сроки, установленные ПУЭ. Контроль заключается во внешнем осмотре, измерении сопротивления заземлителей растеканию и заземляющих проводников и сравнении полученных результатов с нормированными значениями.

При внешнем осмотре производится проверка целостности заземляющих проводников и плотности контактов.
Упрощённая схема устройства защитного заземления:





Для ЭЛУ до 1000В RЗУ ≤ 4 (Ом)

Рассчитать сопротивление растеканию заземляющего устройства по заданным параметрам.

Сопротивление заземлителя растеканию тока складывается из сопротивления самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и землёй и сопротивления грунта. Два первых по сравнению с последним весьма малы, поэтому ими пренебрегают и под сопротивлением заземлителя растеканию тока понимают сопротивление грунта растеканию тока.
Нормируемое значение сопротивления растеканию заземляющего устройства:

Rнорм = 4 Ом

Расчет


Расчет производим согласно варианту №5 и грунту – глина.
Значения заданных параметров:

Название величины

Обозначение

Значение

Длина заземлителя

lT

2,9 м

Диаметр заземлителя

d

0,045 м

Глубина заложения

h

0,7 м

Расстояние между заземлителями

a

5,8 м

Толщина соединительной полосы

B

0,04 м

Удельное Эл.Споротивление грунта (глина)

ρ

0,6 * 10 -6 Ом*м


Величина сопротивления растеканию одиночного заземлителя:

, где

ρ-удельное сопротивление грунта (электрическое сопротивление куба и грунта со сторонами 1 см) Ом*см;

lT- длина заземлителя, см;

d- диаметр заземлителя, см;

t- расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя, см.





Rt = 17,13 Ом
Количество заземлителей:

где

Rн- нормируемая величина сопротивления, определяемая в соответствии с требованиями ПУЭ Ом;

ηT- коэффициент использования вертикальных заземлителей, учитывающий увеличение сопротивления растеканию заземлителей за счет повышенной плотности тока в общих участках земли, по которым проходит токи нескольких электродов.
n = 17,13 / (4 * 0.83) = 5

n = 5

Сопротивление растеканию горизонтальной соединительной полосы определяется по выражению:

, где

lП- длина соединительной полосы, см; lП =a(n-1)=(5-1)*580=2320

ηП- коэффициент использования горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные заземлители.


Rn = 4,35 Ом

Суммарное сопротивление растеканию заземляющего устройства:


R = 2,01 Ом


Оценка результатов расчета


Таблица 3.1



Вар.

Сопротив-ление растеканию вертикаль-ного заземлителяОм

Количество заземлите-лей, шт.

Сопротивление растеканию соедините-льной полосы, Ом

Сопротив-ление растеканию заземляю-щего устройства, Ом

Норми-руемые величины сопротив-ления растеканию Ом

Выводы

1

2

3

4

5

6

7

5

17,13

5

4,35

2

4

Устройство не соответствует нормам, не обеспечивает защиту





Схема измерения сопротивления заземляющих устройств по методу амперметра и вольтметра


Оценка результатов измерений


Таблица 3.2

Сопротивление, измеренное прибором М416, Ом

Сопротивление, определенное по методу амперметра и вольтметра, Ом

Сопротивление, определенное по мостовому методу, Ом

Нормируемая величина сопротивления растеканию, Ом

Выводы

1

2

3

4

5

-

2,8/0,6=4,7

-

4

Устройство не соответствует нормам, не обеспечивает защиту


Оцениваем качество заземляющего устройства.

RЗУ изм=4,7 Ом

RЗУ норм=4 Ом

RЗУ изм> RЗУ норм => Вывод: устройство не обеспечивает защиту

Контроль качества электрической изоляции



Основным средством защиты человека от поражения электрическим током при эксплуатации электроустановок следует считать электричес­кую изоляцию элементов, находящихся под напряжением.

В процессе эксплуатации электрических установок качество изоляции снижается. Основной причиной уменьшения электрической проч­ности изоляции является нагрев токами нагрузки, особенно пусковы­ми и короткого замыкания; существенную роль играют параметры окружающей среды: температура, влажность, содержание вредных веществ.

При снижении качества изоляции повышается опасность пораже­ния человека электрическим током. Поэтому необходимым условием обеспечения безопасности труда является контроль качества изоляции, т.е. определение и оценка величин параметров, характеризующих качество изоляции

Основные пара­метры, используемые для контроля качества изоляции: активное сопротивление изоляции, определяемое по уста­новившемуся значению постоянного тока. Принято считать ток установившимся через 60 с после подачи напряжения, поэтому активное сопротивление изоляции измеряют по истечении этого промежутка времени. Ток абсорбции связан с процессом поляризации диэлектрика. Чем меньше емкостное сопротивление изоляции, тем больше время прохож­дения этого тока. Поэтому по крутизне спада тока в изоляции можно судить о ее качестве: чем быстрее уменьшается величина тока, тем лучше качество изоляции. Крутизну спада оцени­вают по величине отношения полных сопротивлений, измеренных через 60 и 15 с после включения напряжения. Отношение R60/R15 или, что то же самое, i15/i60 при худшем качестве изоляции имеет меньшую величину. Поэтому можно считать, что емкостное сопротивление изоляции постоянному току, косвенно характеризуемое отношением

R60/R15 = i15/i60 - параметр, который можно использовать при контроле качества изоляции.



Оценка качества изоляции сети при периодическом контроле под рабочим напряжением


Таблица 4.1

При измерении мегаомметром

При измерении по методу замыкания одной из фаз на землю

Rизол. норм. МОм

Выводы

Для 1-ой фазы

Для 2-ой фазы

Для 3-ей фазы

Ток i*10-6, А

Напряжение, В

Сопротивление, МОм




1

2

3

4

5

6

7

8

1,6

1,6

1,6

483

180

0,37

0,5

Схему использовать нельзя. Провода в норме. Надо проверять схему.



Вывод: Схему использовать нельзя. Провода в норме. Надо проверять схему

Оценка качества изоляции элементов сети и электроустановок при снятом напряжении


Таблица 4.2

Сопротивление изоляции сети, Мом

Сопротивление изоляции обмотки трансформатора, Мом

Выводы

Для 1-го провода

Для 2-го провода

Для 3-го провода

Нормируемая величина

Измеренная величина

Нормируемая величина

1

2

3

4

5

6

7

1,6

1,6

1,6

0,5

1-9

2-9

МЗ>300

1

Трансформатор исправен. Может быть использован в ЭЛУ средней и малой мощности и осветительных сетях.
Вывод: Трансформатор исправен. Может быть использован в ЭЛУ средней и малой мощности и осветительных сетях

Оценка качества электрической изоляции по отошению i15/i60



Таблица 4.3

Время измерения,с

Величина полного тока через изоляцию i*106, А

Отношение i15/i60

Выводы

Для 1-ой изоляции

Для 2-ой изоляции

Для 3-ей изоляции

Для 1-ой изоляции

Для 2-ой изоляции

Для 3-ей изоляции

1

2

3

4

5

6

7

8

0

85

88

88

3,46

3,125



3,27

i15/i60>>>

Изоляция первого проводника лучшая.

5

67

70

70

10

55

60

59

15

45

50

49

20

35

44

42

25

30

37

35

30

25

32

30

35

21

27

27

40

19

24

23

45

17

22

21

50

15

20

19

55

14

18

17

60

13

16

15

65

12

15

14


Вывод: Изоляция первого проводника лучшая


Расчет Iном:

Ток короткого замыкания I=683*10^6 А

Iкз≥K·Iном К – коэффициент качества. Для К=2 Iном=683*10^6/2=341*10^6 А
Сборочный чертеж



Оценка эффективности действия защитного заземления и зануления

Безопасность при работе с электроустановками обеспечивается применением различных технических и организационных мер. Они регламентированы действующими Правилами устройства

электроустановок (ПУЭ). Технические средства защиты от поражения электрическим током делятся на коллективные и индивидуальные, на средства, предупреждающие прикосновение людей к элементам сети, находящимся под напряжением, и средства, которые обеспечивают безопасность, если прикосновение все-таки произошло.

Основные способы и средства электрозащиты:

  • изоляция токопроводящих частей и ее непрерывный контроль;

  • установка оградительных устройств;

  • предупредительная сигнализация и блокировка;

  • использование знаков безопасности и предупреждающих плакатов;

  • использование малых напряжений;

  • электрическое разделение сетей;

  • защитное заземление;

  • выравнивание потенциалов;

  • зануление;

  • защитное отключение;

  • средства индивидуальной электрозащиты.

Изоляция токопроводящих частей - одна из основных мер электробезопасности.

Результаты по защитному заземлению:




Напряжение корпуса 2 относительно земли (гнезда Х8 и Х2) – 221 В.

Таблица значений напряжений при замыкании фазных проводов А, B и С на корпус 2:

Фаза

V

A

225

B

221

C

222

Результаты по занулению:





Время отключения автомата

Сопротивление RРЕ

36 мс

0,1 Ом

77 мс

0,2 Ом


Скорость отключения автомата выше 0,2 с, значит защита удовлетворяет нормам