Наибольшеесопротивлениезаземлительимеет,летомпринаибольшемпересыханииземлиилизимойпринаибольшемпромерзании.Еслиизмеренноесопротивление:
Rз=КсRизм
ГдеКс—сезонныйкоэффициентсопротивлениязаземлителя.
СезонныйкоэффициентКсзависитнетолькоотмесяца,когдапроизводятсяизмерения,ноиотконкретныхпогодныхусловий,отхарактерагрунтавместепроведенияизмерений.
Еслиизмеренноесопротивлениепревышаетнорму,тоследуетпроверить,вселиестественныезаземлителиподключены.Еслииестественныезаземлителинеобеспечиваютнужныхпоказателей,тотребуетсяизмеритьвразныхместахэлектроустановкиудельноесопротивлениегрунта.Приудельномсопротивленииρгрунтаболее100Ом/м.Допускаетсяувеличиватьуказанныенормыв0,01ρраз,нонеболеедесятикратного.
Припроверкецепимеждузаземлителямиизаземленнымиэлементамизначениясопротивления,полученныеприизмерениях,заносятсяврабочуютетрадьспоследующейзаписьювпротокол. Пример протокола в Приложении 2.
Таблица 4.1 – Поправочные коэффициенты к значению измеренного сопротивления заземлителя.
| Тип заземлителя | Размеры заземлителя | t=0,7-0,8 м | t=0,5 м | ||||
| К1 | К2 | К3 | К1 | К2 | К3 | ||
| Горизонтальная полоса | L=5 м | 3,6 | 3,0 | 2,5 | 6,5 | 5,2 | 3,8 |
| L=20 м | 3,6 | 3,0 | 2,5 | 6,5 | 5,2 | 3,8 | |
| Заземляющая сетка или контур | S=400 м2 | 2,6 | 2,3 | 2,0 | 4,6 | 3,8 | 3,2 |
| S=900 м2 | 2,2 | 2,0 | 1,8 | 3,6 | 3,0 | 2,7 | |
| S=3600 м2 | 1,8 | 1,7 | 1,6 | 3,0 | 2,6 | 2,3 | |
| Заземляющая сетка или контур с вертикальными электродами длиной до 5 м | S=900 м2 N>10 шт. | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 2,1 | 1,9 | 1,8 |
| S=900 м2 N>15 шт. | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 2,0 | 1,9 | 1,7 | |
| Одиночный вертикальный заземлитель | L=2,5 м | 2,0 | 1,75 | 1,5 | 3,8 | 3,0 | 2,3 |
| L=3,5 м | 1,6 | 1,4 | 1,3 | 2,0 | 1,9 | 1,6 | |
| L=5 м | 1,3 | 1,23 | 1,15 | 1,6 | 1,45 | 1,3 | |
где К1 - применяется, когда измерение производится при влажном грунте или моменту измерения предшествовало выпадение большого количества осадков;
К2 - когда измерение производится при грунте средней влажности или моменту измерения предшествовало небольшое количество осадков;
К3 - когда измерение производится при сухом грунте или моменту измерения предшествовало выпадение незначительного количества осадков.
t - глубина заложения в землю горизонтальной части заземлителя или верхней части вертикальных заземлителей;
L - длина горизонтальной полосы или вертикального заземлителя;
S - площадь заземляющей сетки или контура;
N - количество вертикальных электродов.
4.6 Вопросы для самоподготовки:
1 Знать определения: Защитное заземление, напряжение прикосновения, естественные заземлители, искусственные заземлители, переносные защитные заземления
2 Конструкция защитного заземления
3 Периодичность измерения заземления
4 Проверка состояния заземляющего устройства. Визуальная проверка
5 Проверка состояния заземляющего устройства. Проверка контактных соединений
6 Проверка состояния заземляющего устройства. Оценка коррозионного состояния
7 Конструкция прибора 1820 ER. Схема подключения для измерения напряжения прикосновения.
8 Схемы подключения 1820 ER я для измерения сопротивления заземления в режиме грубо и точно
Приложение 2
ПРОТОКОЛ
ОБСЛЕДОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
ПС_____________________
Название
________________ "__" _________20__г.
название ПЭС, РЭС
1. Сопротивление заземляющего устройства
| rзп / rзт | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
| Rизм при rзт | |||||||||
| Rизм при rзт |
Вывод: измеренное сопротивление заземляющего устройства Rизм ___ Ом;
сезонный коэффициент сопротивления составляет Кс = __;
сопротивление заземляющего устройства Rз не превышает ____ Ом.
2. Напряжение на заземляющем устройстве
Расчет тока, стекающего с заземлителя в землю при однофазном замыкании на землю I3 = ___ кА.
Напряжение на заземляющем устройстве
U3=I3 Rизм Кс= _____ кВ.
3. Напряжение прикосновения на ОРУ:
ток замыкания I3 = ___ А;
время отключения t = ____ с;
норма напряжения прикосновения ____ В.
| № п.п. | Место измерения | Uизм/Iизм по прибору | Rосн, кОм |
Вывод: _________________________
указываются точки, в которых напряжение прикосновения превышает норму
4. Проверка металлосвязей, коррозионного состояния, сечения элементов, контактных соединений
| Место проверки | Характер неисправности |
5. Выводы и рекомендации по устранению недостатков: какие параметры соответствуют норме, а какие нет.
Руководитель бригады _______________
должность, подпись
5 Лабораторная работа № 6 Измерение петли фаза-ноль
Цель работы: Измерения сопротивления петли "фаза-нуль" и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки временных параметров срабатывания устройств защиты электрооборудования от сверхтоков при замыкании фазы на корпус.При выполнении данной лабораторной работы необходимо освоить и закрепить знания о цепи фаза-ноль, изучить приборMZC-300 и работу с ним, выполнить замер цепи фаза-нуль для проверки исправности автоматических выключателей, составить отчет о проделанной работе.
Основные сведения
Повышенное сопротивление сети и работа на предельно допустимых токах существенно повышает износ установленного оборудования и в несколько раз увеличивает вероятность аварии или его досрочного выхода из строя. Короткое замыкание в электрической цепи вследствие механического повреждения изоляции кабеля или в результате необратимых процессов при естественном старении приводит к мгновенному повышению величины тока и быстрому нагреву проводников. При этом начинает плавиться и гореть изоляция. Нескольких секунд до момента срабатывания защиты может хватить для повреждения и возгорания кабеля, а затем и воспламенения соседних кабелей. Такая ситуация грозит пожаром даже при последующем обесточивании поврежденной цепи. Разумеется, чем быстрее сработает выключатель автоматической защиты, тем меньшие повреждения будут нанесены электрическому оборудованию и тем меньшему риску подвергнется жизнь и здоровье людей.
В электроустановках с заземленной нейтралью нулевой проводник соединен с нейтралью понижающего трансформатора, которая объединена с контуром заземления. При аварийном замыкании фазы на фазу, на корпус или нейтральный провод возникает новая электрическая цепь – так называемая петля короткого замыкания.
Петлёй фаза-ноль называют контур, образованный при соединении фазного проводника L на нулевой рабочий проводник N или защитный проводник PE. Т.е. получается, что эта петля состоит из электрической цепи фазного проводника L и нулевого рабочего проводника N, либо из электрической цепи фазного проводника L и защитного проводника PE, которая обладает своим сопротивлением.
В значение сопротивления петли фаза-ноль входит сопротивление обмоток питающего трансформатора, фазного проводника L и нулевого (защитного) проводника N (PE), переходных сопротивлений силовых контактов автоматических выключателей, рубильников, контакторов и др.
Для проверки соответствия нормативу времени срабатывания защитных устройств (автоматических выключателей), реагирующих на ток короткого замыкания, проводится измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» или токов однофазных замыканий. После измерения сопротивления петли «фаза – нуль» производится расчётная проверка тока короткого замыкания и сравнение полученного тока с током срабатывания автоматического выключателя или другого устройства, защищающего данный участок сети. При прямых измерениях однофазных токов короткого замыкания время срабатывания защитных аппаратов определяется по измеренной величине этого тока.
Самостоятельному расчёту сопротивления петли фаза-ноль мешают следующие факторы:
a) переходные сопротивления всех коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, предохранителей, рубильников, разъединителей, контакторов и др.);
b) точный путь тока в аварийном режиме (металлические конструкции, водопроводы, трубопроводы, контур заземления, повторное заземление).
При измерении сопротивления петли фаза-ноль специальным прибором, все вышеперечисленные факторы учитываются автоматически.
Существует несколько методов измерения сопротивления петли короткого замыкания:
-метод падения напряжения в отключенной цепи;
-метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении;
-метод короткого замыкания цепи.
Для измерения полного сопротивления (импеданса) петли короткого замыкания компания Sonel применяет технический метод создания «искусственного короткого замыкания». Прибор серии MZC измеряет напряжение сначала без нагрузки, а затем при кратковременной нагрузке резистором 10 Ом (номинал варьируется между моделями) в течение 30 мс.
Метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении рекомендован приложением D1стандарта ГОСТ Р 50571.16-99.
Полное сопротивление петли короткого замыкания содержит активную и реактивную составляющие сопротивления и рассчитывается на основе разницы падений напряжения по формуле:
где:
ZS полное сопротивление (импеданс),
R – активное сопротивление,
XL – индуктивная и XC – емкостная составляющие реактивного сопротивления X.
Полное сопротивление петли короткого замыкания должно быть как можно меньше, тогда ток короткого замыкания в цепи будет наибольшим и защита сработает быстрее. При межфазном замыкании ток в контуре будет больше, чем при однофазном замыкании. По полученному значению импеданса рассчитывают значение тока короткого замыкания.
Условия исправной защиты описаны формулой:
где:
ZS – импеданс петли короткого замыкания,
IA – ток срабатывания защиты при токе перегрузки за определенное время (зависит от характеристики тока во времени, типа применяемой защиты и времени выключения),
UN – номинальное напряжение сети.
Величина тока однофазного короткого замыкания может быть получена расчетным путем по нижеприведенной формуле, или же рассчитана прибором автоматически.
где 
– номинальное фазное напряжение питающей сети
– полное сопротивление петли фаза-ноль
Рассчитанный или измеренный ток короткого замыкания сравнивают с уставкой автоматического выключателя (либо тепловой, либо электромагнитной).
Из вышеприведенных формул и диаграммы становится понятно, почему необходимо измерять именно импеданс, т.е. ПОЛНОЕ сопротивление петли короткого замыкания. Определение только резистивной составляющей, т.е. активного сопротивления цепи, занижает фактическое значение, вследствие чего расчет тока срабатывания приведет к ошибочному результату и ложному выводу о соответствии параметров защиты! В действительности, в случае значительного индуктивного сопротивления петли короткого замыкания (например, обмотка питающего трансформатора, длинная кабельная линия) ток срабатывания, рассчитанный на основании только значения активного сопротивления, может оказаться недостаточным для обеспечения требуемого времени срабатывания защиты, что неминуемо подвергнет риску жизнь людей в аварийной ситуации.
Проведение измерений сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках до 1000 В регламентировано пунктом 28.4 таблицы 28 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителя (ПТЭЭП) при проверке срабатывания защиты в сетях с заземленной нейтралью (TN-C, TN-C-S, TN-S) и проводится раз в два года (п. 2.7.16), а также после каждой перестановки и монтажа нового электрооборудования перед его включением (п. 2.7.17).
Проверка осуществляется путем непосредственного измерения тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим определением тока короткого замыкания.
Следует учитывать увеличение сопротивления, вызванное повышением температуры при нагреве проводников от тока короткого замыкания, т.к. обычно измерения проводят при комнатной температуре и малых токах. Для оценки соответствия времени срабатывания защитного устройства нормативу можно применить эмпирическую формулу:
где ZS – измеренное значение импеданса петли короткого замыкания «фаза–нуль», IA – ток срабатывания автоматической защиты при токе перегрузки за нормативное время, U0 – фазное напряжение сети.
Если измеренная величина полного сопротивления петли «фаза–нуль» превышает 2U0/IA, то необходимо провести измерение еще раз более точно в следующей последовательности:
- измерить полное сопротивление петли «фаза–нуль» источника питания Ze на вводе электроустановки;
- провести раздельные измерения сопротивления фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления, а затем от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;
- увеличить значения сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания, также принимая во внимание величину тока срабатывания автомата защиты;
- добавить увеличенные значения сопротивлений проводников к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze.
В результате получим реальную величину Zs в условиях замыкания.
Заключение об измерении петли фазы-ноль делают согласно нормативно-технических документов ПТЭЭП и ПУЭ.
