Лабораторная работа № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы:

– ознакомиться с устройством заземления на стендовой установке;

– научиться пользоваться измерительными приборами и получить навыки определения сопротивления заземления;

– произвести расчет заземления по заданию преподавателя.

10.1. Краткие теоретические сведения

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [1] предусматривают следующие термины и определения:

– заземлением какой-либо части электроустановки или другой установки называется преднамеренное электрическое соединение этой части с заземляющим устройством;

– защитное заземление – заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности;

– рабочее заземление какой-либо точки токоведущих частей электроустановки;

– заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников;

– заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлических соединений между собой проводников (электродов), находящихся в соприкосновении с землей;

– заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляющие части с заземлителем.

Заземление электроустановок следует выполнять: при напряжении 380 В и выше переменного тока; 440 В и выше постоянного – во всех случаях; при номинальном напряжении от 42 до 380 В переменного и от 110 до 440 В постоянного тока – при работах в условиях повышенной опасности и особо опасных.

Различают искусственное и естественное заземление.

На рис. 10.1, а представлена схема искусственного заземления электроустановки 1, состоящая из вертикальных заземлителей 3, металлических соединенных полос 2. вертикальные заземлители выполняются длиной не более 2,5 м и изготавливаются из стального проката в виде уголка 60´60 и 50´50 или из стальных труб толщиной не менее 2,5 мм.
В качестве соединительной полосы используется полосовая сталь толщиной 4 мм и более, сечением не менее 48 мм. Глубина заложения вертикальных заземлителей и полос – 0,5…0,8 м от поверхности земли. Расстояние между вертикальными заземлителями определяется из условия = 21.

В производственных помещениях (рис. 10.1, б) дополнительно прокладывается видимый контур по стене на высоте 0,3 м от пола, который соединяется с заземлением 2 не менее чем в двух точках 5. Электроустановки подключаются к видимому контуру параллельно.

Контроль сопротивления заземления электроустановок производится прибором М416 (измеритель сопротивления заземления). При измерении прибор следует располагать в непосредственной близости от измеряемого заземлителя , так как при этом на результате измерения сказывается сопротивление

проводов, соединяющих прибор с заземлением.

Стержни, образующие вспомогательный заземлитель и потенциальный электрозонд, устанавливаются на расстояниях, указанных на
рис. 10.2 и 10.3.

Во избежание увеличения переходного сопротивления заземлителя и зонда стержни следует забивать в грунт прямыми ударами, стараясь не раскачивать их. Сопротивление вспомогательного заземлителя и зонда не должно превышать величин, указанных в паспорте прибора.

Рис. 10.1. Схема заземления: а – электроустановки; б – группы электроустановок; 1 – электроустановка; 2 – соединительная полоса; 3 – вертикальный заземлитель; 4 – видимый контур заземления; 5 – соединитель видимого контура

Практически для большинства типов грунтов, за исключением грунтов с высоким удельным сопротивлением, сопротивление вспомогательных заземлителей не превышает Ом.

Для повышения точности измерения следует уменьшить сопротивление вспомогательных заземлителей путем увлажнения почвы вокруг них или увеличения их количества.

Дополнительные стержни вбиваются на расстоянии не менее 2–3 м друг от друга. Все стержни, образующие контур зонда или вспомогательного заземления, соединяются между собой электрически.

Рис. 10.2. Подключение измерителя сопротивления заземления: 1 – прибор М416; 2 – кнопка контроля; 3 – реохорд; 4 – переключатель; 5 – вспомогательный электрод; 6 – зондирующий электрод; 7 – электроустановка; 8 –заземление

Измерение производится по схеме, приведенной на рис. 10.2. В результаты измерения входит сопротивление провода, соединяющего зажим и .

Поэтому такое включение используется, когда не требуется особой точности измерения, т.е. при сопротивлении заземления до 1 Ом.

При точных измерениях перемычку с клемм 1 и 2 снимают и прибор подключают по четырехзажимной схеме (на рис. 10.2 дополнительный проводник показан пунктиром), что позволяет исключить погрешность, вносимую сопротивлением соединительных проводов и контактов.

Для сложных заземлителей, выполненных в виде контура с протяженным периметром, подключение прибора выполняется по четырехзажимной схеме, показанной на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Подключение прибора по четырехзажимной схеме и сложному (контурному) заземлителю

10.2. Порядок выполнения работы

10.2.1. Измерение сопротивления заземления

Подготовить измеритель сопротивления заземления к работе:

- расположить прибор на ровной поверхности;

- установить переключатель в положение «контроль 5 Ом», нажать кнопку и, вращая реохорд, добиться установки стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорда при этом должно быть показание 5±0,3 Ом, что говорит об исправности прибора.

- В соответствии с рис. 10.2 собрать схему.

- Переключатель 1 установить в положение .

- Нажать кнопку и, вращая ручку реохорда, добиться максимального приближения стрелки индикатора к нулю.

- Результат измерения равен произведению показателя шкалы реохорда на «множитель», если полученное сопротивление окажется больше 10 Ом, переключатель установить в положение , или и повторить предыдущую операцию.

- Определить сопротивление вспомогательного электрода , для чего на лабораторной установке клеммы и поменять местами, повторить ту же операцию.

- Привести схему в соответствие с рис. 10.2.

- Определить сопротивление зондирующего электрода , предварительно поменяв на лабораторной установке клеммы и местами.

- Результаты измерений представить в виде табл. 10.1.

Таблица 10.1

Результаты измерений

, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

Примечание. Допустимое сопротивление заземления принимается в соответствии с выполняемым вариантом по табл. 10.2.

Таблица 10.2

Варианты и дополнительные данные для расчета заземления

Вариант	Длина заземли- теля, см	Диаметр заземли- теля, см	Глубина забивки, см	Род грунта	Форма заземления	Климатическая Зона	, Ом
				Суглинок	Контур		1,5
				Глина	Ряд		6,0
				Чернозем	Контур		4,0
				Песок	Ряд		8,0
				Суглинок	Контур		2,0
				глина	Ряд		5,0

10.2.2. Расчет заземления

- Расчет заземления выполняется согласно заданному варианту.

- Определить сопротивление одиночного трубчатого заземлителя по формуле

, (10.1)

или

, (10.2)

где – расчетное значение удельного сопротивления однородного грунта, ;

– глубина забивки, м; – удельное сопротивление грунта (определяется по табл. 10.3); – коэффициент, зависящий от климатического зоны (табл. 10.4); и – соответственно, длина и диаметр заземлителя.

Таблица 10.3

Удельное сопротивление однородного грунта (приближенное значение)

Вид грунта	Удельное сопротивление грунта для предварительных расчетов, Ом´см
Глина	0,5´104
Чернозем	2,0´104
Суглинок	1,0´104
Песок	5,0´104

Таблица 10.4

Значения повышающего коэффициента по климатическим зонам для нормальной влажности грунта

Тип заземлителя	Значение по климатическим зонам
Стержневые электроды длиной 1,8–5 м при глубине залегания 0,5–0,8 м	2,0…1,4	1,8…1,3	1,4…1,2

- Определить число заземлителей

. (10.3)

- Уточнить число заземлителей с учетом коэффициента использования заземления

, (10.4)

где – коэффициент использования заземлителя определяется по табл. 10.5.

Таблица 10.5

Коэффициент использования для вертикальных заземлителей

Для заземлителей, расположенных в ряд	Для заземлителей, расположенных в ряд
Отношение расстояния к длине	Число труб,		Отношение расстояния к длине	Число труб,
		0,910 0,860 0,810 0,740 0,690 0,670			0,780 0,730 0,680 0,630 0,580 0,550

- Определить общее сопротивление вертикальных заземлителей , Ом,

. (10.5)

- Определить длину полосы , см, соединяющей трубы:

- для заземлителей, расположенных в ряд,

; (10.6)

- для заземлителей, расположенных по контуру,

. (10.7)

- Определить сопротивление полосы , уложенной на глубину,

; ,

где – ширина полосы, см, принимается равной диаметру заземляющих труб, т. е. .

- Определить сопротивление полосы с учетом экранирования, Ом,

, (10.9)

где – коэффициент использования полосы, определяется по табл. 10.6.

- Определить сопротивление растеканию сложного заземления, Ом,

. (10.10)

Таблица 10.6

Коэффициент использования заземлителя для полосы

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Для заземлителей, расположенных в ряд	Для заземлителей, расположенных по контуру
Число труб	Коэффициент использования	Число труб	Коэффициент использования
		0, 890 0,860 0,790 0,750 0,569 0,460 0,360 0,270		0,550 0,480 0,430 0,400 0,320 0,300 0,280 0,270

- Результаты расчета представить в виде табл. 10.7.

Таблица 10.7

Результаты расчета

Число заземлителей	Длина полосы, см	Сопротивление одного заземлителя, Ом	Сопротивление полосы, Ом	Коэффициент использования	Общее

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1986.

2. ССБТ ГОСТ 12.1.014-78. Строительство. Электробезопасность. Общие требования.

3. ССБТ. ГОСТ 12.1.030-81. Защитное заземление и зануление.