Замыкании на него фазного проводника

                                     (3.1)

гдеU_ф- фазное напряжение сети, В; R_h , - сопротивление тела человека, Ом; Z - комплекс полного сопротивления проводника относительно земли, Ом;

 

                                         (3.2)

здесь r и С - сопротивление изоляции и емкость фазных проводников относи­тельно земли соответственно; w - угловая частота, с^-1 .

При малых значениях С (т.е. в коротких сетях) уравнение (3.1) принимает вид:

,                                            (3.3)                                            

Корпус электроустановки заземлен (рис.3.4) .

 

Рис.3.4. Принципиальная схема защитного заземления

в сети с изолированной нейтралью (система IT)

В этом случае напряжение корпуса электроустановки относительно земли уменьшится и станет равным потенциалу заземлителя:

(3.4)

Напряжение прикосновения и ток через тело человека в этом случае будут определяться по формулам:

   

, (3.5)

где - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой (распределение потенциала по поверхности земли при стекании тока в землю);

 - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий дополнительное сопротивление основания растеканию тока по поверхности земли.

Ток через тело человека, касающегося корпуса при самых неблагоприятных условиях(a₁ = a₂ = 1), будет равен:

.                                                        (3.6)

Уменьшая значение сопротивления заземлителя растеканию тока R_З, можно уменьшить напряжение корпуса электроустановки относительно земли, в результате чего уменьшаются напряжение прикосновения и ток через тело человека.

Защитное заземление считается эффективным, если оно снижает потенциал корпуса электроустановки до значения, при котором напряжение прикосновения в самых неблагоприятных условиях не будет превышать длительно допустимого значения, которое согласно [4] составляет 20 В (при переменном токе частотой 50 Гц). При этом ток через тело человека не превысит 6 мА. Такого результата можно добиться только в том случае, если ток замыкания на землю I_З практически не будет увеличиваться с уменьшением сопротивления заземлителя. Такое условие выполняется в сетях с изолированной нейтралью (система IT) напряжением до 1 кВ, так как в них ток замыкания на землю в основном определяется сопротивлением изоляции проводов относительно земли, которое значительно больше сопротивления заземлителя (рис.3.4).

Область применения защитного заземления - трехфазные трехпро­водные сети до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Сопротивление заземляющего устройства выбирается таким, что­бы напряжение прикосновения не превышало допустимых значений. Для сетей напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью наибольшие допустимые значенияr_з составляют 10 Ом при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих дан­ную сеть не более 100 кВ×А; а в остальных случаях r_з не должно превышать 4 Ом.

При двойном замыкание на землю в сети трехфазной трехпроводной с изолированной нейтралью (система IT) напряжением до 1000 В (то есть при замыкании двух фаз сети одновременно на корпуса двух электропотребителей, питающихся от этой сети и имеющих раздельные заземлители (рис.3.5)), эти и другие корпуса, присоединенные к указанным заземлителям, окажутся под напряжением относительно земли, равным: в установке 1 - U_з1= I_зr_з1, в установке 2 - U_з2 = I_зr_з2 соответственно.

Рис.3.5. Двойное замыкание на землю (замыкание двух разных фаз сети на корпуса электроустановок, имеющие раздельные заземлители)

 

Сопротивление изоляции и емкости фазных проводников относитель­но земли в данном случае практически не влияют на значение тока замыкания на землю, цепь которого устанавливается через сопротив­ления заземленийr_з1 и r_з2. При этом U_з1 + U_з2 = U_л (U_л - ли­нейное напряжение сети). При равенстве r_з1 и r_з2, U_з1=U_з2= 0,5U_л. Наличие таких напряжений на заземленных элементах установок явля­ется опасным для человека, тем более, что замыкание в сетях до 1000 В может существовать длительно.

Если же заземлители, или корпуса электроустановок 1 и 2 соединить провод­ником достаточного сечения или эти заземлители выполнить как од­но целое, то двойное замыкание на землю превратится в межфазное короткое замыкание, что вызовет быстрое от­ключение установок максимальной токовой защитой (предохранители, автоматические выключатели и т.п.), т.е. обеспечит кратковременность опасного режима.

В сети с глухозаземленной нейтралью (рис.3.6) при замыкании фазно­го проводника на корпус по цепи, образовавшейся через землю, будет проходить ток

,                                                  (3.7)

 

гдеr₀ - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

При этом фазное напряжение распределится между r_з иr₀, т.е.

U_з=U_корп= I_зr_з; U₀= I_зr₀; U_з + U₀ = U_ф.                            (3.8)

Таким образом, напряжение корпуса относительно земли зависит от соотношения сопротивлений r₀ и r_з. При равенстве r₀ и r_з на­пряжение на заземленном корпусе будет

U_з = U₀ = 0,5×U_ф

 

Это напряжение является опасным для человека, поэтому в сети на­пряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью защитное заземление не применяется.

 

 

Рис.3.6. Защитное заземление в сети с глухозаземленной нейтралью

(система ТN)

 

В сетях с глухозаземленной нейтралью и корпусами, имеющими отдельное заземление (система TТ) обязательным согласно ПУЭ является дополнительное применение устройств защитного отключения на дифференциальном токе (рис.3.7).

Рис.3.7. Защитное заземление в сети с глухозаземленной нейтралью

(система ТТ)

 

Экспериментальная часть

Применяемое оборудование

 

Лицевая панель стенда представлена на рис.3.8.

Стенд включа­ется кнопкой "Вкл". Распределенные вдоль фазных проводников сопротивления изоляции относительно земля имити­руются на стенде резисторами r ₁ , r ₂ и r ₃, величина этих сопротивлений варьируется от 5 до 120 кОм последовательным нажатием на кнопку П5.

Вольтметр U_L измеряет напряжение относительно земли каждого фазного проводника (подключение вольтметра к фазному проводнику осуществляется последовательным нажатием на кнопку П3), вольтметр U₀ – напряжение нейт­рали источника тока относительно земли, вольтметр U_К1 – напряжение корпуса первой электроустановки относительно земли, вольтметр U_К2 – напряжение корпуса второй электроустановки относительно земли.

Замыкание фазного проводника на корпус первой электроустановки осуществляется кнопкой П1. Корпус первой электроустановки подсоединяется к заземлителю кнопкой В2. С помощью кнопки П4 можно изменять значение сопротивления заземления

Замыкание фазного проводника на корпус второй электроустановки осуществляется кнопкой П2. Корпус второй электроустановки подсоединяется к заземлителю кнопкой В3. Величина сопротивления заземления корпуса второй электроустановки не изменяется.

Амперметр измеряет ток I _З, стекающий в землю при замыкании фазы на корпус первой электроустановки, если последний заземлен.

Кнопка В1 предназначена для подключения нейтральной точки источника тока к рабочему заземлению r₀, значение которого неизменно и составляет 4 Ом.

 

Рис. 3.8. Лицевая панель стенда

 

---

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 196; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!