Измерение параметров защитных заземлений и сопротивлений изоляции электрических машин и аппаратов

Цель работы: ознакомится с заземляющим устройством, приборами для измерения сопротивления заземления, выполнения замеров сопротивлений заземлений и изоляции электрических машин и аппаратов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для обеспечения безопасности людей в электроустановках напряжением до и выше 1000 В сооружаются заземляющие устройства. Сопротивление заземляющего устройства зависит от свойств и состояния грунта, в котором находятся заземлители, а так же от числа и расположения применяемых заземлителей. В качестве заземлителей применяются трубы Æ35-50 мм, стержни угловая сталь 60´60´5 мм, стальные полосы не менее 100 мм². Сопротивления заземлителей имеют значительные колебания в течении года – дождь или сухая погода. Меньшему влиянию колебаниям сопротивления подвержены заземлители в виде труб, угловой стали, забиваемые в землю на глубину 3м. Наибольшее сопротивление имеют заземлители в зимнее время при промерзании грунта или в засушливое время года при высыхании грунта.

В электрических установках различают защитное и рабочее заземление. Защитному заземлению подлежат части установок, нормально не находящиеся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляцию. Такое заземление обеспечивает безопасность работ обслуживающего персонала. Рабочим заземлением называют заземление какой-либо электрической точки цепи, необходимой для обеспечения надлежащей установки в нормальных или аварийных условиях. При рабочем заземлении подлежат заземлению нейтрали генераторов, трансформаторов, вилитовые и трубчатые разрядники для защиты оборудования от атмосферных перенапряжений. Защитные и рабочие заземления выполняются путем заложения в грунт электродов заземления, образующих заземлитель. Металлические части, соединяющие части установки с заземлителем, называют заземляющими проводами.

Совокупность заземления и заземляющих проводов называется заземляющим устройством (заземлением). Защитное заземление эффективно в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус, ток не зависит от величины проводимости и сопротивления заземления.

Поэтому защитное заземление применяется в сетях напряжением дот 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Заземляющее устройство обладает сопротивлением. Сопротивлением заземляющих проводов и заземлителя пренебрегают, а считают сопротивлением то сопротивление,  которое встречает на своём пути ток  во всем прилегающем к электроду слое земли ( в зоне растекания тока).

Если к двум электродам, расположенным в земле на большом расстоянии, в несколько десятков метров, приложить напряжение U  то  через электроды  А  и  В в землю пойдет ток I. (рис. 1). Если электрод А соединить с электростатическим вольтметром, а второй его зажим с помощью стержня-зонда соединить с землёй в разных точках, расположенных на прямой, то можно получить кривую падения напряжения.

Вблизи первого  электрода А  напряжение сначала растет быстро, затем медленнее и далее остаётся неизменным. При приближении к электроду  В напряжение начинает нарастать сначала медленно, затем быстрее. Такое распределение напряжения объясняется тем, что по мере удаления от первого электрода ток I проходит через все возрастающее сечение земли, плотность тока уменьшается, достигая на расстоянии  20 м от электрода А  настолько малых значений, что величину тока можно считать равной нулю. По мере приближения ко второму  электроду линии тока сходятся; поэтому увеличивается как сопротивление, так и  падения напряжения на единицу пути тока.

Рис.1Распределение потенциалов между двумя электродами на поверхности земли.

а) схема для нахождения распределения потенциалов.

                          б) кривая падения напряжения.

                          в) схема прохождения токов.       

Величина сопротивления первого заземления:

Величина сопротивления второго заземления:

Поверхность земли в зоне , в которой не наблюдается падения напряжения (зона ДГ), принято считать точками нулевого потенциала. Кривая распределения потенциала дает возможность определить, под какой разностью потенциалов окажется человек прикасающийся к двум точкам земли, или к заземлённой установке и какой-либо точке земли.  Эта кривая даёт возможность судить, обеспечивает ли заземление безопасность людей соприкасающихся с установкой. При испытании заземляющих устройств следует не только измерять сопротивление заземления, но и снимать кривую изменения потенциала (рис.2).