Короткі теоретичні відомості

Лабораторна робота № 2

«Дослідження захисного заземлення»

Мета роботи: ознайомлення з методами і засобами дослідження опору розтіканню струму в однорідному ґрунті від одиночних заземлювачів в залежності від їх геометричних розмірів, вимірювання опору розтіканню струму системи заземлювачів.

Короткі теоретичні відомості

Технічні способи та засоби захисту при переході напруг на нормально неструмопровідні частини електроустановок. Захисне заземлення служить для запобігання небезпеки ураження людини електричним струмом при випадковому виникненні потенціалу на конструктивних частинах електроустаткування, які нормативно не знаходяться під напругою.

Принцип дії захисного заземлення полягає в зниженні (до безпечних значень) напруги дотику, зумовленої «пробоєм на корпус» в результаті порушення ізоляції. Це досягається шляхом зменшення потенціалу заземлення електроустаткування, а також шляхом вирівнювання потенціалів за рахунок збільшення потенціалу основи, на якій стоїть людина, до потенціалу, який близький по величині до потенціалу устаткування, яке має заземлення.

Захисне заземлення застосовується в усіх трифазних тридротових мережах до 1000 В з будь-яким режимом нейтралі. Захисне заземлення є ефективним засобом захисту людини від ураження електричним струмом при «замиканні на корпус». Захисне заземлення складається з горизонтальних і вертикальних електродів (заземлювачів), які електрично з’єднані в єдиний контур.

Відомо, що стікання струму в землю відбувається тільки через провідник, який знаходиться в безпосередньому контакті з землею. Окремий провідник, який знаходиться в контакті з землею називається одиночним заземлювачем або електродом. Якщо заземлювач складається з декількох електродів, які з’єднані між собою, то він називається груповим або складним заземлювачем.

Причинами стікання струму в землю є замикання частини, яка веде струм, на корпус, який має заземлення, падіння дроту на землю, використання землі в якості дроту і т.д. В усіх випадках відбувається різке зниження потенціалу (φ) заземленої частини, яка веде струм, до значення, яке дорівнює добутку струму (І_з), який стікає в землю, на опір (R_з) заземлювача розтіканню струму, тобто:

(2.1)

Опір заземлювача розтіканню струму складається з трьох частин: опір самого заземлювача, перехідного опору між заземлювачем і ґрунтом, опір ґрунту. Дві перші частини, в порівнянні з третьою, досить малі, тому під опором заземлювача розтіканню струму розуміють опір ґрунту розтіканню струму.

Оскільки щільність струму в землі на відстані більше ніж 20 метрів від заземлювача досить мала, то можна вважати, що опір стікаючому з заземлювача струму робить тільки відповідний об’єм землі, наприклад, при одиночному напівкульовому теоретичному заземлювачі, який розташований на поверхні землі, це буде напівсфера, яка має радіус 20 метрів. Однак, при різних формах і розмірах одиночного заземлювача, опір цього об’єму ґрунту різний. Так, для стержневого електрода, який забитий вертикально (рис. 2.1, а), опір розтіканню струму може бути визначений із наступного виразу:

(2.2)

де – довжина електрода, см

– діаметр електрода, см

– питомий опір ґрунту, .

Для найбільш часто застосовуваних електродів – вертикального стержневого заглибленого в землю на деяку глибину (рис. 2.1, б) і горизонтального смугового, який укладено на деякій глибині паралельно поверхні землі (рис. 2.1, в), опір розтіканню струму знаходиться із виразу:

· для вертикального:

(2.3)

де – заглиблення електрода, тобто відстань від поверхні землі до середини електрода, см

· для горизонтального:

(2.4)

де – заглиблення смуги, см;

– довжина смуги, см;

– ширина смуги, см.

З рівнянь (2.2), (2.3) і (2.4) видно, що опір заземлювача розтіканню струму прямопропорційний питомому опору ґрунту . Значення коливається в широких межах від десятків до десятків тисяч , оскільки воно залежить від багатьох факторів: вологості ґрунту, температури, роду ґрунту, ступені його ущільненості, пори року.

Абсолютно сухий ґрунт є досить поганим провідником струму. Щонайменше зволоження різко знижує його опір. Добре проводить струм і довго затримує вологу глина, тому в глинистому ґрунті якісне заземлення виконати легше, ніж в інших ґрунтах, вартість його менше і працює це заземлення надійніше і довше.

Піщаний ґрунт погано проводить струм і практично не утримує вологу. Саме тому в піщаних ґрунтах заземлення працює погано, тобто питомий опір його може різко збільшитись при незначній зміні погодних умов. Чорноземі і інші ґрунти займають приблизно середнє положення між глинистим ґрунтом і піщаним. Питомі опори ряду ґрунтів приведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 – Питомі опори ґрунтів

№ п/п	Найменування ґрунту	Питомий опір,	№ п/п	Найменування ґрунту	Питомий опір,
1.	Глина		4.	Супесь
2.	Суглинок		5.	Каменистий
3.	Пісок		6.	Змішаний

Електрозахисні засоби та запобіжні пристосування. Електрозахисними засобами називаються вироби, що переносяться та перевовяться і слугують для захисту людей, які працюють з електроустановками, від ураження електричним струмом, від дії електричної дуги та електромагнітного поля.

Електрозахисні засоби поділяються на ізолювальні (ізолювальні штанги, кліщі, накладки, діелектричні руковички тощо), огороджувальні (огородження, щитки, ширми, плакати) та запобіжні (окуляри, каски, запобіжні пояси, руковиці для захисту рук).

Ізолювальні електрозахисні засоби призначені для ізоляції людини від частин електроустановок, що знаходяться під напругою та від землі, якщо людина одночасно доторкається до землі чи заземлених частин електроустановок та струмопровідних частин чи металевих конструктивних елементів (корпусів), які опинилися під напругою.

Розрізняють основні та додаткові ізолювальні електрозахисні засоби. До основних належать такі електрозахисні засоби, ізоляція яких протягом тривалого часу витримує робочу напругу електроустановки, і тому ними дозволяється доторкатись до струмопровідних частин, що знаходяться під напругою: при роботах у електроустановках в напругою до 1000 В – діелектричні рукавички, ізолювальні штанги, інструменти з ізольованими ручками, струмовимірювальні кліщі; а при роботі в електроустановках напругою понад 1000 В – ізолювальні штанги, струмовимірювальні та ізолювальні кліщі, покажчики напруги (рис. 2.2).

а – ізолювальна штанга; б – покажчик напруги; в – струмовимірювальні кліщі; г – діелектричні рукавички, боти, калоші; д – гумові килимки та доріжки; е – ізолювальна підставка; є – інструменти з ізольованими ручками

Рис. 2.2 – Ізолювальні електрозахисні засоби

Додаткові ізолювальні захисні засоби мають недостатні ізолювальні властивості, тому призначені лише для підсилення захисної дії основних засобів, разом з якимі вони і застосовуються. До них належать: при роботах у електроустановках з напругою до 1000 В– діелектричні калоші, килимки, ізолювальні підставки; при роботах у електроустановках з напругою понад 1000 В – діелектричні рукавички, боти, килимки, ізолювальні підставки (рис. 2.2).

У разі застосування основних електрозахисних засобів достатньо використовувати один додатковий засіб. При захисті працівників від напруги кроку досить використовувати діелектричне взуття без застосування основних засобів.

В таблицях 2.2 і 2.3 приведено перелік деяких основних і додаткових електрозахисних засобів залежно від величини напруги електроустановки.

Таблиця 2.2 – Основні електрозахнсні засоби для роботи в електроустановках

Таблиця 2.3 – Додаткові електрозахисні засоби для роботи в електроустановках

Крім наведених в таблицях 2.2 і 2.3 засобів захисту, в електроустановках повинні застосовуватися такі засоби індивідуального захисту:

- захисні каски – для захисту голови;

- захисні окуляри і щитки – для захисту очей і обличчя;

- протигази і респіратори – для захисту органів дихання;

- рукавиці – для захисту рук;

- запобіжні пояси та страхувальні канати.

Для захисту працівників при виконанні робіт в умовах електричного поля, параметри якого перевищують допустимі, застосовуються індивідуальні екранувальні комплекти одягу та екранувальні пристрої.

Огороджувальні електрозахисні засоби призначені для тимчасового огороджування струмопровідних частин (щити, бар'єри, переносні огорожі), а також для заземлення вимкнутих струмопровідних частин з метою запобігання ураження струмом при випадковій появі напруги (тимчасове заземлення).

Запобіжні електрозахисні засоби та пристосування призначені для захисту персоналу від випадкового падіння з висоти (запобіжні пояси); для забезпечєння безпечного піднімання на висоту (драбини, «кігті»), для захисту від світлової, теплової механічної дії електричної дуги (захисні окуляри, щитки, спецодяг, рукавички тощо ).

Електрозахисні засоби застосовуються в закритих електроустановках без будь-яких погодних обмежень, а у відкритих електроустановках і на повітряних лініях – тільки в суху погоду, за відсутності наморозі, мряки, опадів.

Ізолювальні електрозахисні засоби необхідно застосовувати за їх прямим призначенням згідно з вимогами Правил і тільки за напруги, що не перевищує ту, на яку вони розраховані.

В електроустановках напругою від 1 до 35 кВ ізолювальні штанги (крім вимірювальних), переносні заземлення, штанги, пилососи, покажчики напруги, ізолювальні та вимірювальні кліщі застосовуються тільки в комплекті з додатковими засобами захисту – діелектричними руковичками. При більших значеннях напруги застосування діелектричних руковичок повинно регламентуватися інструкціями з експлуатації ізолювальних штанг.

При використанні ізолювальних електрозахисних засобів необхідно тримати їх за рукоятки до обмежувального кільця на них, на витягнутих руках, не допускати наближення ізолювальної частини цих засобів до струмовідних елементів інших фаз установки на небезпечну відстань, регламентовану Правилами безпечної експлуатації електроустановок.

У разі заміни запобіжників за допомогою ізолювалюних кліщів крім діелектричних руковичок необхідно застосовувати захисні окуляри.

Перед кожним застосуванням в електроустановках покажчиків напруги їх справність необхідно перевіряти на струмовідних частинах, які завідомо перебувають під напругою, користуючись при цьому діелектричними руковичками. При перевірці справності однополюсних покажчиків напруги забороняється застосовувати діелектричні руковички, що обумовлюється конструкцією і принципом роботи цих покажчиків.

Виконувати роботи в електроустановках з використанням діелектричних штанг, кліщів і подібних їм інших засобів захисту необхідно з землі, підлоги або безпечних стійких інвентарних конструкцій – стаціонарних чи пересувних площадок, з драбин тощо, які за конструкцією мають відповідати чинним технічним умовам на їх виготовлення.

Забороняється використовувати для таких цілей випадкові підручні засоби – ящики, бочки і т. ін.

Поиск по сайту: