Влияние качества и работоспособности зануления на опасность поражения электрическим током в трехфазных четырехпро-водных сетях с заземлённой нейтралью напряжением до 1000В: Методические указания к лабораторной работе

Министерство образования Российской Федерации Новосибирский государственный технический университет

Влияние качества и работоспособности зануления на опасность

поражения электрическим током в трехфазных четырехпро-водных сетях с заземлённой нейтралью напряжением до 1000 В.

Методические указания к лабораторной

работе № 21 для студентов старших курсов

всех факультетов и форм обучения

Новосибирск 2003

 Цель работы

Изучить принцип действия зануления и влияние его основных элементов на эффективность защиты от поражения электрическим током.

1.Общие сведения

Анализ несчастных случаев с людьми от воздействия электрического тока показывает, что исход поражения человека существенно зависит от длитель­ности прохождения тока через его организм. Чем продолжительнее воздейст­вие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Учи­тывая эту зависимость, защиту человека от поражения электрическим током можно осуществить за счет ограничения продолжительности воздействия то­ка. Этот принцип защиты используется в трёхфазных четырёхпроводных се­тях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Реализуется этот принцип благодаря применению зануления.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые мо­гут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009 - 76).

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источни­ка тока или ее эквивалентом.

Целью зануления является устранение опасности поражения человека при замыкании фазы на корпус оборудования. Эта цель достигается за счет пре­вращения замыкания фазы на корпус в однофазное короткое замыкание, вы­зывающее срабатывание устройств токовой защиты (плавких вставок предо­хранителей, тепловых или электромагнитных расцепителей) и тем самым ав­томатического отключения поврежденной электроустановки от сети. Схема зануления показана на рис. 1.

Ток короткого замыкания проходит по цепи: обмотка источника напря­жения сети, фазный проводник, предохранитель, корпус аварийного обору­дования, нулевой защитный проводник, нейтральная точка источника напря­жения сети. Значение тока короткого замыкания определяется фазным на­пряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания (Рис. 2). Для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыка­ния Iкз применяют приближенную формулу, в которой модули сопротивле­ний источника напряжения сети и петли "фаза-нуль" Z_Tи ZП складываются арифметически. Это дает небольшую погрешность (до 5%) в сторону умень­шения тока короткого замыкания, т.е. некоторый запас.

Где  - действующее значение напряжения фазы А;

        определяется по формуле:

здесь , - активные сопротивления фазного и нулевого провод­ников i-гo участка сети;

 - индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников и сопротивление взаимоиндукции между фазным и нулевым проводником для  i-гo участка сети;

 N -  число участков сети до места контроля параметров петли "фаза-нуль".

Рис.2. Эквивалентная схема зануления.

При использовании в качестве нулевого защитного провода четвертой жилы кабеля или при прокладке нулевого провода в стальных трубах значе­нием Х_в можно пренебречь.

Если считать, что напряжение U_h, под которым может оказаться человек равно напряжению между корпусом и землей U_k(потенциалу корпуса), то:

Где   

По значению U_kопределяют максимально допустимое время воздействия электрического тока на организм человека (табл. 1), которое задает требова­ние к быстродействию токовой защиты.

Таблица 1

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) устанавливают, чтобы со­противление нулевого защитного провода Z_H не превышало сопротивление фазного провода  более чем в два раза, т.е.

Если принять  и пренебречь величиной , то при замыкании фазы на корпус зануленной электроустановки максимальное напряжение, под которым может оказаться человек равно:

Uhmax = Ukmax ⁼ 2Uф/3

Для воздушных линий электропередачи ПУЭ предусматривают установки повторных заземлений нулевого рабочего провода. При этом повторные за­земления выполняются на концах линий (или ответвлений от них) длиной более 200 м.

Контроль исправности зануления

В соответствии с ПУЭ контроль исправности зануления производится по окончании монтажных и ремонтных работ, а также в процессе эксплуатации. Для этого следует: измерять сопротивление заземления нейтрали и повтор­ных заземлений нулевого провода; измерять ток короткого замыкания или сопротивление петли "фаза-нуль".

Измерение тока короткого замыкания и сопротивления петли "фаза-нуль" должно производиться на электроприемниках наиболее мощных, а также наиболее удаленных от источника тока, но не менее чем на 10% их общего количества. Измерение имеет целью удостовериться, что ток однофазного короткого замыкания достаточен для отключения поврежденной электроус­тановки от сети с учетом максимально допустимого времени воздействия на человека (табл. 1).