Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» лабораторная работа №2

скачать 2 ГОУ ВПО «Тобольский государственный педагогический институт имени Д.И. Менделеева» Кафедра технологий и технических дисциплин ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАНУЛЕНИЯ Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАНУЛЕНИЯ» 1. Цель работы. В этой работе Вы сможете проверить практически надежность отключения поврежденного участка электрической цепи предохранителями с плавкими вставками или автоматами защиты при однофазном замыкании в установках с напряжением до 1000 В, работающих в сетях с глухим заземлением нейтрали. ^ 2. Общие сведения Защита оператора от поражения электрическим током при помощи зануления. При выполнении технологических операций и обслуживании производственного оборудования операторы прикасаются к его нетоковедущим металлическим частям, изолированным от источников электрического напряжения (органы управления, корпуса, ограждения и т.п.). Например, при работе на металлорежущем станке, приводом которого является электродвигатель. В электрооборудовании установки возможно появление неисправности, напр., в виде пробоя изоляции одной из фаз на корпус, что может вызвать появление напряжения на этих нетоковедущих металлических частях, что в свою очередь может привести к несчастному случаю. Одним из защитных мероприятий при появлении напряжения на корпусе оборудования служит защитное заземление. Заземление применяется в тех случаях, когда оборудование подсоединено к сетям с изолированной нейтралью или при напряжении в сети больше 1000 В. Если же оборудование подсоединено к сети с заземленной нейтралью и в сети действует напряжение до 1000 В, то согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), оно должно быть занулено, т.к. заземление корпуса установки не способно обеспечить в полной мере защиту от поражения электрическим током. (рис. 1) При возникновении пробоя изоляции и появления напряжения на корпусе оборудования необходимо в кратчайший срок отключить поврежденную фазу. Это достигается включением в цепь тока замыкания автоматического выключателя или плавкого предохранителя. Рассмотрим этот вопрос подробней. Замыкание фазы, на корпус оборудования вызовет ток в контуре «фаза - корпус - заземление корпуса - грунт - заземление нейтрали», который определяется выражением . B основном ток определяется величинами сопротивлений R0 - сопротивление заземления нейтрали и RЗ - сопротивление заземления, т.к. сопротивление других участков значительно меньше. Таким образом, замыкание фазы на корпус вызовет ток в контуре «фаза - корпус - заземление корпуса - грунт - заземление нейтрали», который определяется по формуле: Напряжение на корпусе будет равно UК=IК.З.* RЗ = UФ* RЗ/(R0+RЗ), т.к. обычно R0=RЗ, то UК= UФ/2, т.е. на оборудовании будет действовать достаточно большое напряжение (для сети с фазным напряжением 220 В это - 110 В). Прикосновение человека (Rh = 1000 Ом), где Rh - сопротивление тела человека, вызовет ток, равный 110 мА, а известно, что опасным для жизни является ток в 10 мА. Т. е. необходимо быстрое отключение неисправной фазы. Однако оно может не произойти, т. к. ток IК.З. окажется недостаточным для срабатывания защиты. Действительно, в нашем случае (R0=RЗ=40 Ом) IК.З. = 220/8 = 27,5 А. Такого тока достаточно для срабатывания предохранителя с номинальным током 9 А, т. е. для защиты оборудования малой мощности. В установках с большими токами потребления, где требуется установка предохранителей с номинальными токами десятки и сотни ампер, отключение не произойдет. Для обеспечения электробезопасности посредством надежного отключения аварийного участка цепи в се­тях с глухозаземленной нейтралью при напряжении до 1000 В. применяют зануление. Зануление - это преднамеренное соединение корпусов электроустановок с заземленной нейтралью трансформатора или генератора. Работа зануления заключается в превращении замыкания фазы на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате чего срабатывает защита (автоматический выключатель, плавкая вставка предохранителя и т.п.), которая отключает поврежденный участок сети. Контур, по которому проходит ток короткого замыкания «фаза - корпус - зануляющий провод - нулевой провод - обмотка трансформатора», называется петлей «фаза – нуль». Сопротивление Rh означает повторное заземление нулевого провода, которое работает как заземление оборудования в случае обрыва нулевого провода. Это дополнительная мера защиты. Итак, при замыкании фазы на корпус оборудования в цепи этой фазы и нулевого провода возникает ток короткого замыкания. Значение тока короткого замыкания определяется выражением: . (1) ZТР/3 – сопротивление одной фазы питающего трансформатора или генератора; ZФ.ПР., ZН – сопротивление фазного и нулевого проводов от трансформатора (генератора) до потребителя; Величина сопротивления петли без учета сопротивления фазы трансформатора ZП =ZФ.ПР. + ZН (2) В этом случае величину тока IК.З. можно записать в виде (3) Для большинства сетей сопротивление ZП составляет 2…О,2 Ом. Величина ZТР/3 конструкционная, она задается при проектировании и изготовлении трансформаторов (генераторов) в зависимости от их расчетной мощности и составляет величину десятых долей Ом. Таким образом для напряжения UФ = 220 В ток короткого замыкания будет равен 110…1100 А. Очевидно, что величины этого тока достаточно для срабатывания защиты. ^ 3. Нормирование зануления 3.1 Требования к цепям зануления изложены в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) и в ГОСТ 12.030-81. 3.2 В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток короткого замыкания, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток (IН) плавкого элемента предохранителя: IК.З > 3IН (4) В 1,4 раза относительно тока установки (IУС) автоматического выключателя с номинальным током до 100 А: IК.З > 1,4IУС (5) Значение IУС указывается в паспорте защитного устройства. Проводимость нулевого защитного провода во всех случаях должна быть не менее 50 % проводимости фазного провода. ^ 4. Описание лабораторной установки 4.1. Схема лабораторной установки приведена на рис.3. 4.2. На данной установке проводится проверка надежного срабатывания защиты при занулении электроустановок, определение сопротивления петли «фаза-нуль». 4.3. Измерения производятся на малом напряжении от понижающего трансформатора 12 В, включаемом тумблером Т2 методом амперметра-вольтметра. Изменение напряжения и тока для измерений производится ручкой регулировки Рн на панели установки. 4.4. Тумблер РП имитирует находящийся на подстанции рубильник подачи питания в цех от питающего трансформатора Tp1. 4.5. Тумблеры Т1 и Т2 имитируют включение потребителей П1 и П2 и искусственное замыкание фазы на корпус соответствующего потребителя. 4.6. Потребитель П1 защищен автоматическим выключателем, потребитель П2 – предохранителем с плавкой вставкой. ^ 5. Меры безопасности 5.1. На лабораторной установке имеется напряжение 220 В. Поэтому перед работой необходимо убедиться, что корпус лабораторной установки подключен к контуру зануления и все крышки пульта закрыты. 5.2. Запрещается открывать установку и проводить какие-либо работы внутри нее. ^ 6. Порядок выполнения работы 6.1. После ознакомления с методическими указаниями сдать коллоквиум и получить разрешение от преподавателя на проведение работы. 6.2. Установить органы управления установки в исходное положение: РП – в положение «Выкл», регулировку Рн - в крайнее левое положение. 6.3. Включить тумблер Тр 2. 6.4. Вкючить тумблер Т1 потребителя П1. Плавно вращая ручку Рн, установить три значения измерительного напряжения, снять соответствующие показания вольтметра и амперметра. Замеры занесите в табл.2. 6.5. Подсчитайте ток короткого замыкания по формуле (3). Величину ZП определить по формуле: (7) ^ Значение , берется из табл. 1. Мощность трансформатора задается преподавателем. Проверьте эффективность зануления согласно требованиям по нормированию, изложенным в разделе 3. 6.6. Отключите установку и установите органы управления в исходное положение (п.6.2.), приведите в порядок рабочее место. Таблица 1 Сопротивление обмотки трансформатора Мощность трансформатора , Ом 40 0,649 7. Форма отчета 7.1. Кратко описать цель работы, принцип работы зануления, провести расчетные формулы. 7.2. Привести схему лабораторной установки. 7.3. Заполнить табл. 2. 7.4. Сделать выводы о надежности зануления при защите первого и второго потребителей. Таблица 2 Потребитель Замер UИЗМ IИЗМ IКЗ П1 1 2 3 П2 1 2 3 ^ 8. Контрольные вопросы 8.1. Назначение, принцип действия и область применения зануления? 8.2. Какой метод измерения применен в лабораторной работе? 8.3. Какие элементы схемы участвуют в измерении сопротивления цепи «фаза – ноль»? 8.4. Что из себя представляет параметр /3? 8.5. Какое назначение тумблеров РП, Tl, T2? В каком положении должен находиться при измерениях тумблер РП? 8.6. Как нормируется надежность защиты занулением? Рисунки и схемы к лабораторной работе Скачать 85,3 Kb. оставить комментарий Дата 29.09.2011 Размер 85,3 Kb. Тип Методические указания, Образовательные материалы