Краткие теоретические сведения. Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Костромской государственный технологический университет

Кафедра промышленной экологии и безопасности

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Методические указания к лабораторной работе БЖ 5

Кострома 1997

1. Требования безопасности

Общие требования безопасности

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и изучившие методические указания и требования настоящей инструкции.

Лабораторный стенд представлен обесточенной мнемосхемой трехфазной четырёхпроводной электрической сети. В работе используются приборы:

мегомметр Ml 101м, измеритель сопротивления заземления М416. Опасными местами являются клеммы мегомметра и концы двух проводников мегомметра, присоединенных к измеряемым участкам сети.

При выполнении работы студенты должны быть внимательны, не должны заниматься посторонними делами.

За нарушение требований инструкции студенты могут быть отстранены от выполнения лабораторной работы.

Требования безопасности перед началом работы

Убедиться в исправности стенда и приборов путем внешнего осмотра и тестовых проверок.

Требования безопасности при выполнении работы

При замере сопротивления изоляции вращать ручку генератора мегомметра со скоростью -120 об/мин. При такой скорости вращения на клеммах прибора и концах подсоединенных кним двух проводников образуется разность потенциалов 1000В.

Во избежание поражения электрическим током запрещается во время замера держать руками проводники мегомметра.

Требования безопасности в аварийных ситуациях

В случае поражения людей электрическим током быстро освободить пострадавшего от действия тока.

Оказать первую медицинскую помощь пострадавшему и вызвать скорую помощь по телефону 03. Ближайшие телефоны находятся в ауд. 307 и 308.

Требования безопасности по окончании работы

Отключить приборы от измеряемых участков мнемосхемы. Привести в порядок рабочее место.

Цель работы

Ознакомить студентов с требованиями, предъявляемыми к изоляции силовых и осветительных проводок, а также электроустановок на напряжение до 1000 В. Ознакомить с требованиями, предъявляемыми к заземляющим устройствам.

Научить студентов измерять сопротивление изоляции электроустановок и электропроводок и сопротивление заземляющих устройств.

План выполнения работы

3.1 Изучить требования безопасности.

3.2 Изучить порядок работы с мегомметром и измерителем сопротивления заземления.

3.3 Измерить сопротивление изоляции силовой и осветительной электропроводки, а также обмоток электродвигателя.

3.4 Измерить сопротивление повторного заземлителя нулевого провода.

3.5 Изучить требования, предъявляемые к изоляции электропроводок и электрических машин, а также требования к заземляющим устройствам.

3.6 Сделать выводы о состоянии изоляции и заземляющего устройства.

4. Лабораторный стенд, применяемые приборы, их метрологические данные и порядок измерений

Лабораторный стенд представлен обесточенной схемой трехфазной четырехпроводной электрической сети с глухозаземлённой нейтралью.

Измерение сопротивление изоляции производится приборами, называемыми мегомметрами. B работе используется мегомметр типа Ml 101 м. Могут использоваться другие типы мегомметров.

Принцип действия мегомметра основан на измерении токов утечки на проверяемом участке. Внешний вид прибора показан на рисунке 1.

Рис 1. Внешний вид мегомметра М 1101 м и его подключение к измеряемому участку электропроводки

ВНИМАНИЕ! Мегомметр может применяться только для измерений изоляции цепей, не находящихся под напряжением.

Проверка исправности прибора: вращать ручку генератора с частотой вращения примерно 120 об/мин. При разомкнутых зажимах " линия" и " " стрелка прибора должна установиться на отметке " ¥ " шкалы мегомов, если переключатель находится в положении "МW" или на отметке " 0 " той же шкалы мегомов, если переключатель находится в положении " КW ".В противном случае прибор неисправен.

Измерение сопротивления изоляции производится в следующем порядке.

Установить переключатель в положение "МW". Присоединить к зажимам прибора измеряемый участок цепи. Вращая ручку генератора с частотой вращения примерно 120 об/мин, произвести отсчет показаний по шкале "МW". Если стрелка установилась на отметке "О", переключатель прибора установить в положение "KW" и измерение повторить.

Измерение сопротивления заземляющих устройств производится приборами-измерителями сопротивления заземления. В работе используется измеритель сопротивления заземления М416. Внешний вид прибора показан на рисунке 2.

Проверка исправности прибора. Установить переключатель в положение " контроль 5W", нажать кнопку и, вращая ручку "Реохорд" добиться установки стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорд должно быть при этом показание 5± 0.3 Ом.

Измерение сопротивления заземляющих устройств производится в следующем порядке. Установить переключатель в положение "х1". Нажать кнопку и «вращая ручку "Реохорд", добиться максимального приближения стрелки индикатора к нулю. Результат измерения равен показанию шкалы реохорда. Если измеряемое сопротивление окажется более 10 Ом (стрелка индикатора не устанавливается на нуле), переключатель установить в одно из положений "х5","х20" или "х100" и измерения повторить. В этом случае результат измерения определять как произведение показания шкалы реохорда на множитель. Метрологические данные измерительных приборов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Метрологические данные приборов

					Прибор многопредельный
Наименование прибора	Тип	Завод. номер	Система измерения прибора	Предел измерения	Число делений шкалы	Цена деления	Класс точности	Погреш­ность измерения
Мегомметр	М1101М		магнито­электри­ческая	0-1000 КОм 0.2-200 МОм		0.1 0.2		±1%
Измеритель сопротивления заземления	М416		магнито­электри­ческая	0.1-10 Ом 0.5-50 Ом 2-200 Ом 10-1000 Ом		0.10м 0.50м 20м 1.00м	0.5	±0.5%

Схема лабораторного стенда представлена на рисунке 3.

Экспериментальная часть

5.1 Измерение сопротивления изоляции в силовой и осветительной электропроводке

Перед замером сопротивления изоляции в силовой и осветительной электропроводках обесточить измеряемый участок сети (выключив рубильник) и отключить электроприёмники (двигатели и лампы). Проверить исправность мегомметра.

В трёхфазных четырёхпроводных сетях с глухозаземлённой нейтралью измерение сопротивления изоляции произвести между каждой парой фазных проводников (А-В, А-С, В-С) и между каждым фазным проводником и нулевым проводом (А-Н, B-N, C-N).

Результаты замеров записать в соответствующие таблицы отчета (см. приложение 3) и сравнить их с минимально допустимым значением, которое приведено в " Правилах устройства электроустановок" (ПУЭ) [1] и в "Правилах эксплуатации электроустановок потребителей" [2] (В дальнейшем - Правила). Выписка из Правил приведена в приложении 1. Если между какой-либо парой проводов сопротивление изоляции окажется меньше допустимого значения, проводка делится на участки, и измерения повторяются с целью обнаружения участка с поврежденной изоляцией. Эти замеры выполнять только для пар проводников с поврежденной изоляцией.

На лабораторном стенде силовую проводку при необходимости можно разделить на два участка (вынув предохранители), а осветительную проводку - на три (вынув предохранители и выключив выключатели).

Результаты повторных замеров также внести в соответствующие таблицы отчета. Сделать выводы о состоянии изоляции в силовой и осветительной проводках.

Перед замером изоляции обмоток электродвигателя отключить его от силового кабеля и снять перемычку, соединяющую обмотки в "звезду". Замеры сопротивления изоляции произвести между каждой парой обмоток (А-В, А-С, В-С) и между каждой обмоткой и корпусом двигателя (A-N, B-N, C-N).

Результаты измерения записать в соответствующую таблицу отчета. Сравнить их с минимально допустимым значением и сделать вывод о состоянии изоляции обмоток электродвигателя.

5.2 Измерение сопротивления повторного заземления нулевого провода.

Проверить исправность измерителя сопротивления заземления М 416. Собрать измерительную схему (см. рисунок 2).Произвести замер. Результат записать в соответствующую таблицу отчета и сравнить с допустимым значением [1,2] (см. приложение 2 ). Сделать вывод о состоянии повторного заземлителя.

Краткие теоретические сведения

В течение всего времени эксплуатации электропроводок изоляция должна удовлетворять требованиям Правил [1,2] Контроль изоляции может осуществляться автоматически или путем периодических измерений.

В соответствии с Правилами [1,2] измерение сопротивления изоляции обмоток статора электродвигателя переменного тока должно проводиться не реже одного раза в 2 года. Сопротивление изоляции электропроводок в особо сырых и жарких помещениях, в наружных установках, в помещениях с химически активной средой измеряется не реже одного раза в год.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции в электроустановках потребителей должны быть предусмотрены защитные меры. В качестве таких мер могут быть использованы заземление, зануление, защитное отключение и др.

6.1 Защитное заземление

Защитным заземлением называется преднамеренное соединение металлических частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением (корпусов), с землей посредством соединительных проводников и заземлителей, находящихся в земле.

Защитное заземление выполняется в трёхпроводных, трехфазных сетях с изолированной нейтралью трансформатора. Принципиальная схема защитного заземления электроустановки показана на рисунке 4.

Заземлители могут быть как естественные (например, железобетонные фундаменты зданий ),так и искусственные. Основное требование, предъявляемое к заземляющим устройствам, - небольшое сопротивление току растекания в земле. Правила устанавливают наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств электроустановок (см. приложение 2).

При аварийном переходе потенциала одной из фаз на корпус заземленной электроустановки в заземляющем проводнике и заземлителе появляется ток J₃, обусловленный разностью потенциала корпуса и нулевого потенциала земли. При этом электроустановка продолжает работать. При прикосновении оператора к электроустановке в такой ситуации через его тело тоже будет протекать ток J_ч. Образуется две параллельные цепи стенания тока с корпуса в землю. По закону Ома токи в этих цепях обратно пропорциональны сопротивлению:

;

где U - напряжение относительно земли при замыкании на корпус;

R_з- наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства:

;

R_з- сопротивление тела человека: в расчетах принимают R_з= 1000 Ом.

Поэтому при исправном заземлении ток, протекающий через оператора, будет меньше смертельно опасной величины:

J_ч < Jco=0.1A.

6.2 Защитное зануление

Защитным занулением называется преднамеренное соединение металлических частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением (корпусов), с неоднократно заземленным нулевым проводом.

Зануление применяется в трёхфазных, четырёхпроводных сетях с глухозаземлённой нейтралью трансформатора. Принципиальная схема защитного зануления показана на рисунке 5.

При аварийном переходе потенциала одной из фаз на корпус запуленной электроустановки возникает цепь короткого замыкания:

корпус - нулевой провод - нейтраль трансформатора- фазный проводник с поврежденной изоляцией - корпусом.

Ток короткого замыкания приведет к расплавлению плавкого предохранителя на фазе с поврежденной изоляцией. После этого специальная защита полностью отключит электроустановку от питающей сети. Время срабатывания защиты составляет от двух до семи секунд. В течение этого времени электроустановка опасна!

6.3 Защитное отключение

Среди технических средств обеспечения электробезопасности наиболее эффективными являются устройства защитного отключения (УЗО).3ащита осуществляется путем ограничения длительности протекания электрического тока через человека, попавшего под напряжение за счет быстрого (сотые доли секунды) отключения электроустановки.

Существует много принципов действия УЗО, среди которых наибольшее признание получили устройства, реагирующие на ток утечки. Такие УЗО защищают человека не только от прикосновений к корпусам оборудования, аварийно оказавшимся под напряжением, но и от прямых прикосновений к токоведущим частям.

Кроме того, УЗО выполняют еще одну важную функцию - защиту электроустановок от возгорания, первопричиной которых являются токи утечки, вызванные ухудшением изоляции. (Более трети пожаров возникает от неисправности электропроводок).

УЗО необходимо применять в одно- и трёхфазных электропроводках. Установка УЗО на объекте с однофазными потребителями показана на рисунке 6.

Рис 6. Установка УЗО на объекте с однофазными потребителями.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР,- 6-е изд. перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 640с.

2. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минтопэнерго РФ.-5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1992. -288с.

8. Контрольные вопросы.

•Какие требования предъявляются к изоляции силовых и осветительных проводок, к изоляции обмоток электрических двигателей ?

•Какими приборами измеряется сопротивление изоляции?

•Что такое защитное заземление?

•Что такое защитное зануление ?

•Какими приборами замеряется сопротивление заземляющих устройств ?

•Какие требования предъявляются к заземляющим устройствам?

•Какое назначение защитного отключения ? Преимущества УЗО перед другими техническими средствами защиты .

Приложение 1

Таблица 2

Минимально допустимое сопротивление изоляции электроустановок и электропроводок до 1000В [1,2]

Наименование испытываемой изоляции	Напряжение мегомметра, В	Сопротивление изоляции, МОм
Электроустановки на напряжение выв» 12 В переменного тока и нише 36 В постоянного ток а		0,5
Силовые и осветительные электропроводки		0,5

Приложение 2

Таблица 3

Наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющих устройств электроустановок [1,2]

Характеристика электроустановки и заземляющего объекта	Удельное сопротивление грунта р Ом» м	Сопротивление, Ом
Электроустановки на напряжение до 1000В: искусственный заземлитель с отсоединенными естественными заземлителями, к которому присоединены нейтрали генераторов и трансформаторов, а также повторные заземлители нулевого провода в сетях с заземленной нейтралью на напряжение, В 660/380   380/220   220/127	До 100 Более 100 До 100 Более 100 До 100 Более 100	0,15 r 0,3 r 0.6 r
Заземляющее устройство в сети с изолированной нейтралью в стационарных сетях:	До 100 Более 100	0,02 r

Приложение 3