Потенциал и сопротивление заземлителей.
Лекция №3 (продолжение темы №2).
Токи замыкания в цепи.
1.Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям.
| При прикосновении к двум точкам с U образуется замкнутая электрическая цепь и через тело человека проходит ток. Его величина зависит от параметров сети и . | ||
Рис.3. | |||
для и | ток смертельно опасен | ||
2. Однофазное прикосновение к токоведущим частям.
а) сеть с заземленной нейтралью:
при сопротивлении поля ток в этом случае смертельно опасен. |
б) сеть с изолированной нейтралью:
Цепь тока замыкается через тело человека, землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз. |
R и C распределенные в сети параметры, обусловленные активной проводимостью изоляции и емкостью фаз относительно земли. На схемах условно эти параметры заменяют сосредоточенными.
Рис.7. Схемы замещения. |
Определим ток через тело человека.
В симметричном режиме сети
В случае прико-сновения человека, напр., к первой фазе симметрия нарушается | Послед. соед. R,L,C компл. сопр. Паралл. соед. R,L,C компл. провод. | ||
Рис.8. | |||
Человек оказывается под напряжением . Найдем , т.е. потенциал нейтрали относительно земли. Согласно известному методу двух узлов напряжение между ними(в нашем случае между землей и нейтральной точкой) равно:
|
С учетом того, что и , ,
(где фазный оператор) можно записать (после преобразований)
Ток через тело человека.
Или (выражая через сопротивления и )
где Z – комплексное сопротивления изоляции провода относительно земли |
В действительной форме этот ток равен
Частные случаи.
а) ; (короткие линии) тогда , .
Ток через человека в действительной форме равен
б) и (что может иметь место в кабельных сетях) тогда, ,
Ток через человека в действительной форме равен
В ПУЭ нормируется на 1 фазу на одном участке:
- силовая электропроводка ;
- цепи управления, вторичная коммутация .
Для случаев а) и б) изменение тока через тело человека в зависимости, соответственно, от и С показано на рисунках:
а) б)
Рис.9. Зависимость от и C. |
Для определения критического сопротивления изоляции (из расчета длительно – допустимого тока – для 3с ) используют выражение (10)
Контроль изоляции.
Для контроля применяют:
1. Измерение в отключенной установке один раз в год, а также вне очереди при обнаружения дефектов и после ремонта.
|
|
2. Испытание повышенным напряжением в отключенной установке, т.е. испытывают эл. прочность изоляции (способность выдерживать рабочее напряжение) и выявляют дефекты.
в течении 1 минуты
3. Непрерывный контроль и измерение без отключения рабочего напряжения.
а) Метод 3-х вольтметров.
Рис.10. |
В сеть между каждой фазой и землей включают вольтметры с большим омическим сопротивлением. Способ наиболее простой, но имеет недостатки:
· схема не реагирует на симметричное снижение всех фаз;
· на показания вольтметров оказывают влияние емкостные составляющие сопротивлений изоляции.
б) Метод наложения оперативного тока на рабочий.
Рис.11. |
Ток утечки зависит от состояния изоляции
Преимущества: схема реагирует на симметричное и несимметричное снижение ; имеется сигнализация о предельно – допустимом снижении ; входное сопротивление схемы высокое, что обеспечивает надежность.
Компенсация емкостных токов.
Протяженные сети, кабельные линии обладают большой емкостью фаз относительно земли ( ) и большим сопротивлением изоляции фаз .
Изменение тока при увеличении С показано на рисунке 9-б. При больших емкостях фаз ток опасен даже при .
|
|
Для компенсации емкостной составляющей тока через человека в нейтраль или на каждую фазу включают индуктивное сопротивление – дроссель.
Рис.12. Схема компенсации емкостных токов. | |
Ток проходящий через человека, равен геометрической сумме токов: Для компенсации емкостной составляющей необходимо: Из векторных диаграмм следует, что индуктивная составляющая отстает от емкостной на , т.е. находится в противофазе. | |
Рис.13. Векторная диаграмма токов через человека. |
При полной компенсации ток равен
где - проводимость дросселя ( = + )
Ток зависит только от активных сопротивлений и .
Требуемая для полной компенсации индуктивность дросселя находится из условия . | |
Рис.14. Зависимость Ih(c) |
Защитное заземление.
Однофазные замыкания на корпус создают опасные потенциалы на нем и возле него из-за растекания тока с основания на землю. Существуют три способа защиты от поражения:
- автоматическое отключение за время менее допустимого; этот способ называется защитным отключением;
- снижение потенциала на корпусах до допустимой величины путем защитного заземления;
- зануление – обеспечивает автоматическое отключение и снижение потенциала на корпусах до допустимой величины.
|
|
В сетях с изолированной нейтралью токи замыкания (в случае попадания напряжения на корпус) недостаточны по величине для срабатывания автоматического отключения. Поэтому в таких сетях используют защитное заземление.
Нормирование заземлений по ГОСТ 12.1.030-81. Заземление применяется при в сетях с изолированной нейтралью, при - в сетях с любым режимом нейтрали.
Заземление обязательно при во всех случаях; при в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью; независимо от U во взрывоопасных помещениях.
С целью обеспечения надежного контакта с землей корпуса, оболочки машин, аппаратов соединяют с заземлителем, находящимся в земле.
В этом случае при попадании фазы на корпус он окажется под напряжением
Рис.15.Схема заземления: а) принципиальная, б) замещения. |
Ток через тело человека при прикосновении к корпусу будет равен.
Чем меньше , тем меньше ток .
Потенциал и сопротивление заземлителей.
Рассмотрим методику определения распределения потенциала в зоне растекания тока с заземленного корпуса и сопротивления заземлителя на примере полусферического заземлителя(считаем грунт однородным, а значит растекание тока замыкания равномерным по радиальным направлениям).
В грунте под возде-йствием растекающе-гося тока создается электрическое поле с напряженностью Е. Плотность тока (дельта) убывает по мере роста диаметра полусферы | |
Рис.16. |
Напряженность электрического поля определяется по выражению:
; ; ;
Потенциал земли равен
т.е. он убывает по гиперболическому закону с увеличением расстояния x.
Из анализа зависимости следует:
- при . (зоной нулевого потенциала называется участок земли, где малозаметен - );
- при ,
Напряжение зз. называется падение напряжения на сопротивлении земли между зз. и зоной нулевого потенциала. Сопротивлением заземления называется сопротивление земли возле зз:
Сопротивление зз. зависит от грунта, формы зз. и его размеров.
Приближенные значения | Электрическое со-противление грунта характеризуется его объемным удельным сопротивлением , т.е. сопротивлением куба грунта с ребром длиной 1м или 1см. единица - 1Омм | |
Вода, грунт | , Ом м | |
Морская вода | 0,2 - 1 | |
Речная вода | 10 - 100 | |
Глина | 8 - 70 | |
Суглинок | 40 - 150 | |
Песок | 400 - 700 | |
Каменистый | 500 - 800 |
При расчете зз. измеряют на месте их сооружения.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 230; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!