Исследование эффективности действия защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000 В

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Пермский  государственный технический университет

Кафедра безопасности жизнедеятельности 
 
 
 

Учебно-исследовательская  лабораторная работа

«Исследование эффективности действия

защитного заземления в электроустановках

напряжением до 1000 В» 
 
 

Работу  выполнили:            студенты гр. РНГМ-06-1                Вохмянин Дмитрий

Гараев Марат

Герасимов Марат

Гладких Евгений 

Работу  проверил:                                                                          Шевченко А.Е. 
 
 
 
 

Пермь 2009

Задание №1. Исследовать зависимость напряжения прикосновения от наличия защитного заземления корпуса электропотребителя, питающегося от трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью.

Решение

1. измеряем вольтметром значение напряжения относительно земли корпуса 2 электроустановки, а также фазных проводов А, В и С при коротком замыкании фазы В на корпус 2 электроустановки без защитного заземления;
2. аналогично измеряем напряжения U₂, U_A, U_B, U_C, а также ток, стекающий в землю через заземляющее устройство I_з при коротком замыкании фазы В на корпус 2 электроустановки с наличием защитного заземления;
3. полученные данные заносим в таблицу 1

    Таблица 1

    Оценка  эффективности защитного заземления

Вывод:

1. Напряжение прикосновения зависит от наличия защитного заземления;
2. В случае замыкания одной из фаз на корпус электропотребителя при наличии защитного заземления напряжение прикосновения много меньше напряжения прикосновения при отсутствии заземления, которое равно фазному напряжению, и не превышаем допустимых значений для человека;
3. Поэтому на практике для защиты человека от поражения током прикосновения в электроустановках до 1000 В необходимо применение защитного заземления.

 

Задача 2: Исследовать зависимость напряжения прикосновения на заземленном корпусе электропотребителя от сопротивления его заземляющего устройства в сети с изолированной нейтралью.

Решение

1. Измеряем значение напряжения прикосновения на заземленном корпусе электропотребителя в сети с изолированной нейтралью при значении сопротивления заземляющего устройства 4, 10 и 100 Ом;
2. аналогично измеряем ток замыкания на землю через заземляющее устройство;
3. полученные результаты заносим в таблицу 2

 

Таблица 2

Изменение напряжения на корпусе электропотребителя и тока замыкания на землю в зависимости от сопротивления заземляющего устройства

 

Вывод:

1. Напряжение прикосновения на заземленном корпусе электропотреби-теля в сети с изолированной нейтралью зависит от сопротивления заземляющего устройства, а ток замыкания на землю практически не меняется;
2. При увеличении сопротивления заземляющего устройства напряжение прикосновения также увеличивается пропорционально сопротивлению;
3. Поэтому, на практике нужно следить, чтобы сопротивление заземляющего устройства имело как можно меньшее значение.

 

Задача 3: Оценить опасность поражения током при одновременном замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства. 

Решение

1. Измеряем напряжение прикосновения на корпусе электропотребителей 1 и 2, а также ток замыкания на землю через заземляющее устройство корпуса электропотребителя 2 при значениях сопротивления заземляющего устройства электропотребителя 2 равного 4, 10 и 100 Ом;
2. полученные результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Изменение величины тока I_з и напряжений на корпусах электропотребителей

1 (U₁) и 2 (U₂) относительно земли в зависимости от величины R_ЗМ2

 

Вывод:

1. при одновременном замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства опасность поражения током очень высока, т.к. и напряжение прикосновения, и ток замыкания на землю превышают допустимые значения для человека;
2. при увеличении сопротивления заземляющего устройства корпуса электропотребителя 2 напряжения на корпусах перераспределяется, на корпусе 2 растет пропорционально сопротивлению (при этом ток замыкания на землю I_з2 уменьшается), а на корпусе 1 уменьшается;
3. поэтому, на практике заземляющие устройства электропотребителей нужно выполнять как одно целое или соединять с помощью металлических шин.

 

Задача 4: Исследовать влияние защитного заземления на опасность поражения током при замыкании фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью.

Решение

1. Измеряем значение напряжения на корпусе электропотребителя 2, а также значения  фазных напряжений, напряжение нейтрали источника питания и ток замыкания на землю через заземляющее устройство электропотребителя 2 при замыкании фазы на корпус электропотреби-теля;
2. полученные данные заносим в таблицу 4

Таблица 4

Значения  тока замыкания и  напряжений фазных проводов, нейтральной точки и корпуса 2 относительно земли

 

Вывод:

1. При замыкании фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью, напряжение на корпусе электроустановки оказалось меньше фазного, но все же опасно для человека;
2. Напряжения на заземленном корпусе электропотребителя определяется током замыкания, стекающим через заземлитель, и сопротивлением заземлителя;
3. Поэтому, на практике для обеспечения безопасности человека и оборудования в сети с заземленной нейтралью следует обеспечить автоматическое отключение электроустановки от сети.

 

Общий вывод по работе

    Защитное  заземление предназначено для защиты людей от поражения электрическим поражающим током при косвенном  прикосновении с открытыми проводящими частями электроустановки и сторонними проводящими частями, не являющимися частями электроустановки (металлоконструкции здания, металлические газовые сети, водопровод, трубы отопления и т.п.), которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения.

    Защитное  заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом, например, с неизолированным от земли водоемом, открытых проводящих частей электроустановки и сторонних проводящих частей, не являющихся частями электроустановки, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения.

    Электробезопасность будет достигнута, если напряжение, под которым человек может  оказаться, прикасаясь к заземленным  открытым проводящим частям (напряжение прикосновения) или только стоя на земле, не прикасаясь к открытым проводящим частям (шаговое напряжение), не будет превышать допустимых значений напряжений.

    В соответствии с ПУЭ нормируются  значения сопротивления заземляющего устройства R_з с учетом токов замыкания на землю I_з, рабочего напряжения установок U  и мощности источников тока.

    Сопротивление заземляющего устройства защитного  заземления, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должны быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

    В сетях с глухозаземленной нейтралью  применение защитного заземления является наиболее эффективным в случае замыкания на него фазного провода. При наличии защитного заземления напряжение на корпусе снижается до допустимых для человека значений.

    В случае  замыкания разных фаз на заземленные корпуса электроустано-вок, имеющих раздельные заземляющие устройства, возникает двойное замыкание на землю. В таком случае эффективность защитного заземления резко снижается, а напряжение прикосновения достигает опасных для человека значений.