В. Измерение напряжения прикосновения

При измерениях в процессе приемосдаточных испытаний и при периодических измерениях в эксплуатации рекомендуется применять метод амперметра-вольтметра.

Метод амперметра-вольтметра при повторно-кратковременном приложении напряжения до 500 В промышленной частоты (длительность импульсов 0,05 - 0,1 с, длительность пауз 5 - 10 с) позволяет получить большое значение измерительного тока при обеспечении электробезопасности производства измерений без специально принимаемых мер. Сущность метода амперметра-вольтметра заключается в одновременном измерении тока (измерительного), стекающего с заземлителя, и напряжения прикосновения, обусловленного этим током.

Измерительная цепь (рис. 11.8) состоит из источников питания (ЭДС или тока), испытуемого заземлителя ЗУ, токового электрода Т, потенциального электрода П, проводов и измерительных приборов.

Рис. 11.8. Принципиальная схема измерения напряжения прикосновения по методу амперметра - вольтметра:

ЗУ - заземляющее устройство; ЗО - заземленное оборудование; П - потенциальный электрод; Т - токовый электрод; R - резистор, имитирующий сопротивление тела человека

Напряжение прикосновения измеряется, как разность потенциалов между доступными прикосновению заземленными металлическими частями оборудования или конструкции и потенциальным электродом, имитирующим подошвы человека, стоящего в контрольной точке на земле (на полу). Сопротивление тела человека имитируется эквивалентным сопротивлением параллельно включенных вольтметра V и резистора R.

При использовании метода амперметра-вольтметра в качестве источника ЭДС могут применяться трансформатор собственных нужд, разделяющий трансформатор с вторичным напряжением до 500 В и мощностью до 100 кВА, питающийся от трансформатора собственных нужд, автономный генератор.

Для осуществления повторно-кратковременного режима приложения напряжения рекомендуется применять бесконтактный тиристорный короткозамыкатель с регулируемой длительностью импульсов и пауз.

При использовании трансформатора собственных нужд схема токовой цепи собирается в соответствии с рис. 11.9. Нейтраль вторичной обмотки трансформатора при этом заземляется. Если имеется возможность изменять место заземления нейтрали, ее заземление следует выполнять в точке А в соответствии с указаниями для заземления вторичной обмотки разделяющего трансформатора.

При использовании тиристорного короткозамыкателя (ЭКЗ) он включается последовательно в токовую цепь. При использовании разделяющего трансформатора токовая цепь выполняется в соответствии с рис. 11.9, б.

Точка ввода тока в заземляющее устройство (точка А) располагается:

а) при измерениях у рабочих мест - непосредственно у места измерений;

б) при измерениях на остальной территории - по одному из двух вариантов: при заземленных нейтралях силовых трансформаторов - у места заземления нейтрали одного из трансформаторов (предпочтительно с наибольшей мощностью); при разземленной нейтрали силового трансформатора и наличии короткозамыкателя - в месте заземления короткозамыкателя.

Рис. 11.9. Принципиальные схемы токовых цепей при измерениях напряжений прикосновения по методу амперметра-вольтметра:

а - от фазы трансформатора собственных нужд (ТСН); б - через дополнительный трансформатор

В качестве потенциального электрода следует применять металлическую квадратную пластину размером 25´25 см. (рис. 11.10). Поверхность земли в контрольных точках должна быть тщательно выровнена (в габаритах потенциального электрода). Землю под потенциальным электродом рекомендуется увлажнять на глубину 2 - 3 см. На потенциальный электрод (пластину) должен быть положен груз массой не менее 30 кг.

Измерительный ток и точность измерения напряжений прикосновения зависят от сопротивления и расположения токового электрода.

Сопротивление токового электрода, как правило, не должно превышать сопротивление испытываемого заземлителя более чем в 20 раз.

Расстояние между ближайшей частью испытываемого заземлителя и токовым электродом должно быть не менее 1,5 D (D - больший линейный размер заземлителя в плане, но не менее 20 м. Если заземлитель имеет внешний замкнутый контур, то D - большая диагональ). Токовый электрод не должен располагаться вблизи подземных металлических коммуникаций (трубопроводы, кабели с металлической оболочкой и броней) или железобетонных оснований и фундаментов, имеющих металлическую связь с испытываемым заземлителем или проходящих вблизи него.

Рис. 11.10. Потенциальный электрод, имитирующий две ступни человека:

Влажная суконная прокладка; 2 - медная пластина; 3 - пластина из изоляционного материала; 4 - рукоятка переноса электрода; 5 - проводник для подключения потенциального электрода к вольтметру

В случае отсутствия заземлителей, которые могли быть использованы в качестве токового электрода, токовый электрод (заземлитель) рекомендуется выполнять в виде нескольких соединенных проводниками вертикальных стержневых заземлителей диаметром 10 - 12 мм и длиной 1,5 - 2,5 м, погружаемых в землю на глубину 1,2 - 2,2 м и на расстоянии 3,5 м один от другого. При удельном сопротивлении земли до 100 Ом м в качестве токового электрода обычно достаточно использовать два-три вертикальных стержневых заземлителя, при большем удельном сопротивлении земли - четыре и более вертикальных заземлителей.

При измерении методом амперметра-вольтметра токовую цепь следует выполнять изолированным проводом, сечение которого выбирается исходя из ожидаемого значения измерительного тока, но не менее 2,5 мм². Падение напряжения в токовом проводе, как правило, не должно превышать 10 % номинального напряжения источника питания. Потенциальная цепь должна выполняться изолированным проводом с сечением, выбранным по механической прочности.

Эквивалентные сопротивления включенных параллельно вольтметра и резистора не должны выходить за пределы 1 ± 0,05 кОм (если входное сопротивление вольтметра равно или больше 20 кОм, то следует использовать резистор с сопротивлением 1 кОм).

Амперметр, трансформатор тока и вольтметр должны иметь класс точности не менее 2,5. Рекомендуется применять многопредельные вольтметры с пределами измерений от долей вольта до нескольких сотен вольт. Можно использовать находящиеся в эксплуатации многопредельные вольтамперметры, например Ц430, Ц433, Ц434 и др.

При применении метода амперметра-вольтметра с повторно-кратковременным приложением напряжения к испытываемому заземлителю измерения действующих значений напряжения прикосновения и измерительного тока должны выполняться с помощью импульсных вольтметра и амперметра. Пределы измерений приборов рекомендуется выбирать так, чтобы при измерениях стрелка прибора отклонялась не менее чем на две трети шкалы.

На точность измерений могут оказывать значительное влияние так называемые посторонние токи в земле (блуждающие токи, а также обусловленные рабочим режимом электроустановки токи, стекающие с заземлителя в землю). Поэтому перед измерениями необходимо выяснить наличие посторонних токов в земле, принять по возможности меры к их уменьшению или обеспечить условия, при которых напряжение на заземлителе от измерительного тока было бы по крайней мере в 10 раз больше, чем значение напряжения, обусловленное посторонними токами.

Напряжения помех следует определять по показанию вольтметра при отключенном источнике питания измерительной цепи.

Напряжения прикосновения рекомендуется измерять в контрольных точках, в которых эти значения определены расчетом при проектировании. Для сопоставления измеренных и расчетных значений напряжений прикосновения необходимо пересчитать измеренные значения на расчетный ток короткого замыкания с учетом сезонных изменений удельных сопротивлений грунта.

Программа измерений при КЗ должна включать схемы первичных соединений, выделяемые для КЗ, схему измерений, порядок подготовки схем, перечень выделяемого оборудования, порядок измерений, перечень мер, обеспечивающих безопасность, перечень ответственных лиц.

Измеренные значения напряжений прикосновения должны быть приведены к расчетному току замыкания на землю и к сезонным условиям, при которых напряжения прикосновения имеют наибольшее значение, по формуле:

где U_изм - измеренное значение напряжения прикосновения при токе в измерительной цепи;

I_к.расч - расчетный для заземляющего устройства ток короткого замыкания;

R_{ст . изм. ср} - среднее значение сопротивлений потенциального электрода, измеренных по схеме рис. 11.4 в момент измерения напряжений прикосновения;

R_{cm. min} - минимальное значение сопротивления потенциального электрода.

Сопротивление потенциального электрода R_{ст . изм} измеряется с помощью мегаомметра со шкалой от 100 Ом в четырех - шести точках измерения напряжения прикосновения при существующей при этих измерениях влажности грунта (при сухом грунте во время измерения U_пр производится увлажнение грунта под потенциальным электродом на глубину 2 - 3 см). Для пересчета используется среднее из измеренных значений R_{ст . изм} .

Минимальное значение сопротивления потенциального электрода R_{cm. min} измеряется по схеме рис. 11.4 в одной из точек после измерения U_пр и R_{ст . изм} при искусственно увлажненном на глубину 20 - 30 см грунте.

При отсутствии возможности увлажнения грунта на глубину 20 - 30 см ρ принимается по следующим значениям:

Грунт в месте измерений Удельное

сопротивление, Ом

Бетон, травяной покров на глинистом грунте, супесь без травы.................... 250

Песок, песчано-гравийная смесь, очень мелкий загрязненный

почвой щебень, травяной покров на песке....................................................... 1200

Щебень, загрязненный почвой, метлахская плитка........................................ 10000

Если при измерениях R_{ст . изм} получилось меньше указанных значений, то R_{cm. min} принимается равным R_{ст . изм} .

Если во время измерения напряжений прикосновения грунт на площадке подстанции (РУ) увлажнен на глубину 30 - 40 см и более, то вместо поправочного коэффициента применяется коэффициент, равный 1,5.

Полученные данные при измерении вносятся в протокол.

ПРОТОКОЛ испытания заземляющего устройства _________________________________________________________________________ (объект) 1. Характеристика электроустановки (заземляемого объекта) _________________________________________________________________________ Номинальное напряжение РУ кВ По проекту Режим нейтрали Расчетный ток однофазного КЗ, кА для рабочих мест   для остальной территории   Время отключения КЗ, с основной защитой   резервной защитой   В период измерения Расчетный ток однофазного КЗ, кА для рабочих мест   для остальной территории   Время отключения КЗ, с основной защитой   резервной защитой   Расчетные формулы: 2. Проверка состояния элементов заземляющих устройств Заземление выполнено по проекту _______________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Чертежи № _____________________________________________________________ Отклонения от проекта: __________________________________________________ _________________________________________________________________________ согласованы ______________________________________________________________ Акт на скрытые работы см. _______________________________________________ _________________________________________________________________________ Осмотром мест подключения подлежащего заземлению электрооборудования, элементов наружной сети заземляющего устройства установлено, что _____________ _________________________________________________________________________ 3. Измерение напряжения прикосновения Сопротивление потенциального электрода: Ом (среднее) Ом (при искусственном увлажнении) Расчетная точка по проекту Измерено сопротивление R, Ом Измерительный ток I, А Напряжение прикосновения, В Заключение измеренное расчетное допустимое                                                         Состояние грунта при измерении __________________________________________ (влажный, сухой, мерзлый) Погода при измерении ___________________________________________________ (сухо, дождь, снег, температура воздуха) Измерительные приборы _________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 4. Измерение сопротивления заземляющего устройства Зависимость измеренного сопротивления от положения потенциального электрода Относительное расстояние до потенциального электрода Сопротивление, Ом   0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7   0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Метеорологические условия Расчетный потенциал на заземляющем устройстве ___________________________ Сопротивление измерялось методом _______________________________________ ________________________________________________________________ прибором _________________________________________________________________________ Схема контура заземления, места подключения измерительных приборов при измерении и размещении вспомогательных электродов (указать размеры контура, расстояние А до токового электрода и до потенциальных электродов) Примечание: ___________________________________________________________ Заключение: ___________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Испытание произвел _____________________________________________________ (подпись, фамилия, дата)