ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

 

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

 

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

 

 

Иваново 2005

Составители: Л.В. Виноградова,

А.Г. Горбунов

Ю.Ю. Рогожников

Редактор Г.В. Попов

 

Пред­наз­на­чены для выполнения лабораторной работы по курсу «Безопасность жизне­дея­тель­ности». Дан список контрольных вопросов.

Утверждены цикловой мето­ди­ческой комиссией ИФФ.

 

Рецензент

кафедра безопасности жизнедеятельности ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина»

 

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

 

Составители: ВИНОГРАДОВА Людмила Владимировна

ГОРБУНОВ Александр Геннадьевич

РОГОЖНИКОВ Юрий Юрьевич

 

 

Редактор С.М. Коткова

Лицензия №

Подписано в печать Формат

Печать плоская. Усл. печ. л. Тираж 200 экз. Заказ №

ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

153003, г.Иваново, ул.Рабфаковская, 34.

Отпечатано в РИО ИГЭУ.

Цель работы: оценить эффективность действия за­ну­ле­ния в трехфазной пятипроводной сети с за­зем­лен­ной нейтралью на­пряжением до 1000 В.

ЗАНУЛЕНИЕ

Занулением называется преднамеренное электри­­­­ческое соединение с нулевым защитным про­вод­ником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напря­же­нием.

Нулевым защитным проводником называется про­водник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее экви­ва­лентом. Нулевой за­щит­ный проводник следует отличать от нулевого ра­бо­че­го проводника, который также соединен с глухо­за­зем­ленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания током электроприемников, т.е. по нему проходит рабочий ток. Схема зануления приведена на рис. 1.

Рис.1. Принципиальная схема зануления: 1 - корпус; 2 – аппараты для защиты от токов короткого замыкания; R0 – сопротивления заземления нейтрали источка тока; Rn – сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; Ik – ток короткого замыкания

Задача зануления та же, что и защитного заземления – устранение опасности поражения людей током при замыкании на корпус. Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в одно­фазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предо­хра­ни­те­ли или автоматические выключатели, устанав­ливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов короткого замыкания. Скорость отключения поврежденной уста­новки, т.е. время с момента появления напряжения на корпусе до момента отключения установки от питающей электросети, составляет 5-7 с при защите установки плавкими предохранителями и 1-2 с – при защите автоматами.

Кроме того, поскольку зануленные части оказываются заземленными через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т.е. с момента возникновения замыкания фазы на корпус и до автоматического отключения поврежденной установки от сети, появляется защитное свойство, подобно тому, как имеет место при защитном за­зем­лении. Иначе говоря, заземление зануленных частей через нулевой защитный проводник снижает в аварийный период их напряжение относительно земли.

Область применения зануления – трехфазные четы­рех­про­вод­ные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Обычно это сети напряжением 380/220 В, широко применяющиеся в машиностроительной промышленности и других отраслях, а также сети 220/127 В и 660/380 В.

Схема зануления требует наличия в сети нулевого защитного проводника, заземления нейтрали источника тока и повторного заземления нулевого проводника.

Назначение нулевого защитного проводника – создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого отключения поврежденной установки от сети.

Согласно требованиям Правил устройства электроустановок нулевой провод должен иметь проводимость не меньше половины проводимости фазного провода. В этом случае ток короткого замыкания будет достаточным для быстрого отключения поврежденной установки.

В трехфазной сети напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью без нулевого провода невозможно обеспечить безопасность при замыкании фазы на корпус, поэтому такую сеть применять запрещается.

Назначение заземления нейтрали – снижение до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого проводника (и всех присоединенных к нему корпусов) при случайном замыкании фазы на землю.

Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника – уменьшение опасности поражения людей током, возникающей при обрыве этого проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд представляет собой модель электрической сети с источником питания, элек­тро­пот­ре­бителями, средствами защиты, измерительными приборами. В качестве источника используется трехфазный трансформатор. Стенд включается трехфазным автоматом S2 – положение I. При этом загораются индикаторы (желтого, зеленого и красного цветов), расположенные рядом с фазными проводами А, В, С. Режим нейтрали сети изменяется переключателем S1, причем правое положение соответствует режиму заземленной нейтрали, а левое положение – режиму изолированной нейтрали. Нейтральная точка заземляется через сопротивление R₀=4Ом. С помощью переключателя S3 подключается нулевой рабочий проводник (N-проводник). Переключатель S4 предназначен для подключения нулевого защитного проводника (РЕ-проводника). Верхнее положение переключателей означает наличие пятипроводной сети, нижнее положение – трехпроводной сети.

Сопротивления фазных проводов сети и N-провода относительно земли смоделированы сосредоточенными сопротивлениями R_A, R_B, R_C, R_N. В данном стенде моделируется только активная составляющая полного сопротивления, причем используется случай симметричной проводимости проводов относительно земли (R_A=R_B=R_C=R_N). Значения указанных сопротивлений изменяются пятипозиционным переключателем S18 в зависимости от вариантов, задаваемых преподавателем.

Электропотребители на мнемосхеме показаны в виде их корпусов. Потребители «корпус 1» и «корпус 2» являются трехфазными и подключены к сети через автоматические выключатели S5 и S10 соответственно. Положение I означает включение автоматов, при этом напряжение подается на потребителя. Электропотребитель «корпус 3» является однофазным, выполненным по классу 1 защиты от поражения электрическим током.

Лабораторный стенд позволяет моделировать два способа защиты: защитное заземление и зануление. Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ-проводнику осуществляется переключателями S8 и S14 соответственно. Правое положение переключателей означает, что корпуса занулены. Сопротивление фазного провода от нейтральной точки до корпуса 2 не изменяется и имеет значение R_ф=0,1 Ом, распределенное равномерно на двух участках провода (нейтральная точка – точка подключения корпуса 1 и точка подключения корпуса 1– точка подключения корпу­са 2). Сопротивление РЕ-проводника может изменяться с помощью трехпозиционного переключателя S6, причем сопротивления участков «нейтраль»-«корпус1» и «корпус2» равны и принимают значения 0,1; 0,2; 0,5 Ом. Обрыв РЕ-проводника между точками подсоединения корпусов 1 и 2 имитируется с помощью переключателя S12, нижнее положение которого соответствует обрыву проводника. Повторное заземление R_п подключается к РЕ-проводнику с помощью переключателя S17. Значение сопротивления R_п изменяется трехпозиционным переключателем S19 (4, 10, 100 Ом). Переходное сопротивление R_пер между корпусом 2 и зануляющим проводником изменяется трехпозиционным переключателем S16 и может принимать значения 0; 0,1; 0,5 Ом.

Подключение корпусов 1 и 2 к заземляющим устройствам с сопротивлениями R_з1 и R_з2 осуществляется с помощью переключателей S9 и S15 соответственно. Сопротивление заземления R_з1 корпуса 1 является постоянным и равным 4 Ом. Сопротивление заземления R_з2 корпуса 2 устанавливается с помощью трехпозиционного переключателя S11 (4, 10, 100 Ом).

Замыкания фазных проводов на корпуса 1 и 2 осуществляются кнопками S7 и S13 соответственно, причем на корпус 1 замыкается фазный провод А, на корпус 2 – фазный провод В.

Лабораторный стенд имеет три измерительных прибора:

· цифровой вольтметр с диапазоном измерения от 0 до 2000 В;

· цифровой амперметр с диапазоном измерения от 0 до 2000 А;

· цифровой миллисекундомер с диапазоном измерения от 0 до 999 мс.

Вольтметр включается в измерительные цепи через гнезда Х1 – Х15, установленные в соответствующих точках схемы, с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками. Включение амперметра в цепь осуществляется с помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем подключении загорается лампочка, указывающая на место подключения прибора. Положение «ОТКЛ» означает отсутствие амперметра в цепях стенда. В положении А1 измеряется ток короткого замыкания, в положении А3 – ток замыкания на землю через повторное заземление РЕ-проводника.

Миллисекундомер включается при нажатии кнопки S13, а отключается при срабатывании автоматического выключателя S10. Установка позволяет длительно сохранить режим, соответствующий периоду замыкания фазного провода на корпус 1 и корпус 2. Для возврата схемы в исходное состояние после того, как измерены все необходимые параметры, следует нажать кнопку «СБРОС».