Файл: Отчет по лабораторной работе 4 по курсу Безопасность жизнедеятельности.doc

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет»

Кафедра «Техносферная безопасность»
Отчет

по лабораторной работе №4 по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

«ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК»
Выполнил: студент группы 21ЗПА31


Проверил: доцент, к.б.н.,

Вьюговский А.А.
Пенза 2022

Лабораторная работа №4

по курсу: «Безопасность жизнедеятельности»

«ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК»
Цель работы – освоить методики измерения сопротивления заземления и основы проектирования системы защитного заземления электроустановок.

Порядок проведения лабораторной работы

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Измерение сопротивления заземления. Принцип измерения
Измерение сопротивления заземления основано на компенсационном методе (рис. 1) и проводится специальным измерителем.

Для проведения измерения сопротивления заземлителя (RX ) используется вспомогательный заземлитель (RВ ) и потенциальный электрод (зонд) (RЗ).

Рис. 1 – Схема измерения

сопротивления заземления

компенсационным методом

При измерении выход генератора (Г) переменного тока подключается к измеряемому сопротивлению RX и вспомогательному заземлителю RВ через первичную обмотку трансформатора Тр. Вторичная обмотка трансформатора подключена к калиброванному резистору RК (реохорду).

При такой схеме включения помимо основной цепи тока через землю создается цепь тока через резистор RК . Схема обеспечивает равенство этих токов.

Изменение положения подвижного контакта реохорда приводит к изменению падения напряжения (U1) на участке реохорда.

Момент компенсации наступает при таком положении подвижного контакта реохорда, при котором падение напряжения на участке реохорда U1 равно падению напряжения U2 на измеряемом сопротивлении. При этом ток в цепи индикатора (ИП), включенного между подвижным контактом реохорда и зондом, равен нулю.

---

Реохорд имеет оцифрованную шкалу, что позволяет непосредственно определять измеряемое сопротивление заземления RК

Описание лабораторной установки
Лабораторная установка предназначена для измерения сопротивления одиночных заземлителей (R0), представляющих собой забитые вертикально в землю электроды.

На панели установки находится прибор М416, соединительные провода и гнезда для подключения прибора к электродам. В установке имитируется пять различных грунтов: глина, суглинок, песок, чернозем, супесок.

Рис. 2 – Внешний вид лицевой

панели лабораторного стенда

Предусмотрено изменение длины вертикальных электродов (l= 2; 2,5; 3 м), а также различное содержание влаги в грунте (сухо, влажно, сыро), что устанавливается соответствующими переключателями.

На лицевой панели прибора М416 (рис. 2) расположены: стрелочный индикатор, переключатель пределов измерения, реохорд, кнопка включения прибора и четыре зажима для присоединения измерительных проводов, обозначенные цифрами 1,2,3,4.

Для измерения величины сопротивления переключатель пределов необходимо поставить в положение «100», нажать кнопку и, удерживая ее, вращением ручки «РЕОХОРД», добиться наибольшего приближения стрелки к нулю, отпустить кнопку. Результат измерения равен произведению показания индикатора на множитель переключателя пределов (100).

Если измеренное сопротивление меньше 200 Ом, то переключатель пределов измерения поставить в положение « 20», « 5» или « 1» и произвести измерение искомого сопротивления.


Расчет заземляющего устройства
Расчет заземляющего устройства при проектировании защитного заземления сводится к определению числа вертикальных электродов и определению сопротивления заземляющего устройства, состоящего из рассчитанного числа вертикальных электродов, соединенных металлической полосой и заземляющего проводника.

Рис. 3 – Конструкция заземляющего устройства:

h – глубина заложения заземляющего устройства;

L – длина электрода; А – расстояние между электродами
Определение числа вертикальных электродов
Число одиночных необъединенных вертикальных электродов, одинаковых по размерам и симметрично расположенных в однородном грунте, рассчитывают методом последовательного приближения по формуле (1):

(1)

где n - число вертикальных электродов

---

; RО - измеренное сопротивление одиночного вертикального электрода; RЗ.Д - предельно допустимая величина сопротивления заземляющего устройства; С - коэффициент сезонности (табл. 1 Приложения); Т - коэффициент экранирования (взаимного влияния) вертикальных электродов. (рис.1, рис. 2, Приложения).

Метод последовательного приближения состоит в том, что на первом шаге принимают Т =1 и определяют n1. По n1 находят соответствующее ему значение Т2 (рис.1, рис.2 Приложения) и по формуле (1) определяют новое значение n2 . По n2 находят соответствующее значение Т3 и по формуле (1) новое значение n3. Так продолжают расчет до тех пор, пока разница между двумя последующими числами электродов будет меньше единицы (т.е. ni - ni-1  1). Полученное число электродов округляют до ближайшего большего их числа, что является фактическим количеством одиночных электродов.
Расчет сопротивления заземляющего устройства
Сопротивление не объединенных в один контур вертикальных заземлителей рассчитывают по формуле:

(2)

где Ro - сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом; n - число вертикальных электродов (заземлителей); с - коэффициент сезонности; ТФ - фактический коэффициент использования вертикальных заземлителей.
Длина соединительной полосы определяется из выражения:

- при расположении вертикальных электродов по контуру или

- при расположении вертикальных электродов в ряд,

где A - расстояние между электродами, м; n - число вертикальных электродов.
Сопротивление растеканию тока полосы, считая ее единичным горизонтальным заземлителем, рассчитывают по формуле:

(3)

где  - удельное сопротивление грунта, Омм (табл.2 Приложения); lП - длина полосы, м; П - коэффициент использования полосы (рис.3, рис. 4 Приложения); b - ширина полосы, м; h - глубина заложения полосы.

Сопротивление заземляющего устройства определяют по формуле:

(4)

где R - суммарное сопротивление всех вертикальных заземлителей; RП - сопротивление соединительной полосы; RЗ.П. - сопротивление заземляющего проводника.
Полученное сопротивление заземляющего устройства не должно превышать допустимого значения R З.У.  R З.Д..

Задание на лабораторную работу

1. Ознакомиться с теоретической частью и методиками измерения заземления и расчета заземляющего устройства.

2. Провести измерение сопротивления одиночного заземлителя для заданного варианта.

3. Используя данные варианта и результат измерения, рассчитать заземляющее устройство для защитного заземления.

---

4. Оформить отчет.
Вариант №1

№ варианта	Грунт	Состояние грунта	L, м	h, м	A, м	b, м	RЗ.П. Ом	Расположение заземлителей	Р источника энергии, кВА
1	Чернозём	Сухо	2,0	0,8	2	0,04	1,4	По контуру	60

№ варианта	Грунт	Влажность	Rо	тф	n	R	Rп	Rзу
1	Чернозём	Сухо	125 Ом	44	18	0,22 Ом	399,6Ом	1,62Ом

ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты эксперимента
1. Определение числа вертикальных электродов
Число одиночных необъединенных вертикальных электродов, одинаковых по размерам и симметрично расположенных в однородном грунте, рассчитывают методом последовательного приближения по формуле (1):

(1)

где n - число вертикальных электродов; R_о - измеренное сопротивление одиночного вертикального электрода; R_з.д - предельно допустимая величина сопротивления заземляющего устройства; _с - коэффициент сезонности (табл. 1 Приложения); _Т - коэффициент экранирования (взаимного влияния) вертикальных электродов. (рис.1, рис. 2, Приложения).

---

Метод последовательного приближения состоит в том, что на первом шаге принимают _Т=1 и определяют n₁. По n₁находят соответствующее ему значение _Т2 (рис.1, рис.2 Приложения) и по формуле (1) определяют новое значение n₂. По n₂ находят соответствующее значение _Т3 и по формуле (1) новое значение n₃. Так продолжают расчет до тех пор, пока разница между двумя последующими числами электродов будет меньше единицы (т.е. n_i - n_i-1 1). Полученное число электродов округляют до ближайшего большего их числа, что является фактическим количеством одиночных электродов.



R₀ =125Ом – измеренное сопротивление одиночного вертикального электрода
η_c =1,4 - коэффициент сезонности
R_зд =10Ом – предельная допустимая величина заземляющего устройства
η_т =1 – коэффициент экранирования (взаимного влияния) вертикальных электродов
Ответ:
n =18 – полученное кол-во вертикальных электродов


Подставляя в первую формулу значения n_т1, n_т2 и т.д., получаемые по рисунку 1, вычислили η_тф =44.

(n_т1 =0,47;n_т2 =0,41;n_т3 =0,4).

2. Расчет суммарного сопротивления всех вертикальных заземлителей
Сопротивление не объединенных в один контур вертикальных заземлителей рассчитывают по формуле:

(2)

где R_o - сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом; n - число вертикальных электродов (заземлителей); _с - коэффициент сезонности; _Тф - фактический коэффициент использования вертикальных заземлителей.
Длина соединительной полосы определяется из выражения:

---