Измерения сопротивления грунта растеканию электрического тока и заземляющих устройств

Цель работы

Контроль технического состояния защитных устройств от поражения электрическим током.

Задачи работы

 Измерение сопротивления заземляющих устройств, сопротивления грунта.

Обеспечивающие средства

Лабораторный стенд для измерения параметров заземляющего устройства и грунта, мегомметр М-416.

Задание

 1. Измерить сопротивление заземляющего устройства и сравнить с нормативным показателем.

2. Измерить сопротивление грунта, рассчитать удельное сопротивление грунта и определить тип грунта.

3. Рассчитать сопротивление заземляющего устройства по варианту.

Требования к содержанию отчета

1. Результаты измерений и расчета внести в протокол (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Протокол измерений сопротивления заземляющего       устройства и грунта

 

№ п/п	Измеряемая величина	Фактическое значение	Нормативное значение	Соблюдение
1	Сопротивление заземляющего устройства (Ом)
2	Удельное сопротивление грунта (Ом*м)

 

2. По результатам расчетов и измерений сделать соответствующие выводы и внести их в отчет.

Основные термины и определения

1. Опасный производственный фактор – повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека (ГОСТ ССБТ 12.0.003).

2. Опасность – электрический ток. Основные параметры электрического тока – сила (I, ампер, А), на­пряжение (U, вольт, В), сопротивление (R, Ом).

3. Влияние на организм человека – в зависимости от величины пара­метров биологическое, электролитическое, термическое и механическое воздействие от средней тяжести до смертельного исхода.

4. Нормирование – осуществляется по ГОСТ ССБТ 12.1.038 «Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов». Безопасные величины: I - менее 6-8 mА; U – 12, 36, 42 (В). ПУЭ (правила устройства электроустановок). Нормируемая величина - сопротивление электрического тока, Ом.

5. Заземлитель - проводник или совокупность соединенных между со­бой металлических проводников, находящихся в соединении с землей.

5.1 Естественный заземлитель - заземлитель, в качестве которого ис­пользуют электропроводящие части строительных и производственных конструкций и коммуникаций.

6. Заземляющий проводник - проводник, соединяющий заземляемые части оборудования с заземлителем.

7. Заземляющее устройство - совокупность конструктивно объединен­ных заземляющих проводников и заземлителей.

8. Магистраль заземления (зануления) - заземляющий (нулевой защит­ный) проводник с двумя или более ответвлениями.

9. Глухозаземленная нейтраль - нейтраль генератора (трансформатора), при­соединенная к заземляющему устройству непосредственно или через ма­лое сопротивление.   

10. Изолированная нейтраль - нейтраль генератора (трансформатора), не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление.

11. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, кото­рые могут оказаться под напряжением.

12. Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

13. Государственный контроль за устройством и эксплуатацией элек­трических установок, электрических подстанций и сетей - осуществляет Федеральное государственное учреждение по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) через территориальные органы.

14. Методы измерения заземляющих устройств

В практике измерений используют 2 метода: метод АМПЕРМЕТРА-ВОЛЬТМЕТРА и КОМПЕНСАЦИОННЫЙ.

На компенсационном методе основан принцип работы прибора М-416. Электрическая схема прибора состоит из трех основных функцио­нальных узлов: источника постоянного тока, преобразователя постоянно­го тока в переменный ток и измерительного устройства. Пределы измерений от 0.1 до 1000 Ом разделены на четыре диапазо­на: 0.10-10 Ом, 0.5-50 Ом, 2-200 Ом, 10-1000 Ом. Для подключения испытуемого заземлителя, вспомогательного элек­трода и зонда на приборе имеются зажимы: 1,2,3,4.

Для правильного проектирования заземляющих устройств необхо­димо знать удельное сопротивление грунта в том месте, где предполагают устраивать заземление.

Для измерения сопротивления грунта на испытуемом участке заби­вают в землю по прямой линии четыре стержня на расстоянии L= 20м. друг от друга.

Порядок выполнения работы

1. Измерение сопротивления грунта

1.1 Открыть прибор и, проверив наличие перемычки между контакта­
ми 1 и 2, установить переключатель в левое положение «контроль 5 Ом».
Нажать кнопку «К» и, вращая ручку реохорда «Р», добиться установления
стрелки индикатора на нулевую отметку. На шкале прибора при этом
должно быть показание «5 ± 0.30М».

1.2 Присоединить провода по схеме, помещенной на стенде. При этом клеммы 1 и 2 прибора М-416 должны быть изолированы (перемычка между ними убрана).

1.3 Переключатель «П» установить в положение «х1».

1.4 Нажать кнопку «К» и, вращая ручку «реохорда», добиться минимального приближения стрелки прибора к нулю. Если измеряемое сопро­тивление окажется более 10 Ом, переключатель установить в положение «х5», «х20», «100».

1.5 Результат измерения равен произведению показания шкалы прибо­ра на множитель переключателя «П».

1.6 Удельное сопротивление грунта р рассчитывается по формуле

                                  р = 2π LR, Ом·м(Ом·см),               (5.1)

где

R -показание индикатора прибора, Ом;

L - расстояние между стрежнями, м.            

1.7 По величине удельного сопротивления грунта (p), определить
тип грунта по таблице на стенде в лаборатории на рабочем месте.

2. Измерение сопротивления заземляющего устройства мегомметром

1.  Установить перемычку между клеммами 1 и 2. Переключатель ус­тановить в левое положение «Контроль 5 Ом». Нажать кнопку и, вращая ручку реохорда «Р», добиться установления стрелки индикатора на нуле­вую отметку. На шкале прибора при этом должно быть показание «5±О,3 Ом».

2. Собрать схему, помещенную на стенде.

3. Переключатель «П» установить в положение «х 1».   

4. Нажать кнопку «К» и, вращая ручку «Реохорд», добиться макси­мального приближения стрелки прибора к нулю (на неподвижной шкале).
Если измеряемое сопротивление будет 10 Ом, то переключатель устано­вить в положение «х5», «х20», или «х100».

5. Результат измерения равен произведению показания шкалы прибо­ра на множитель переключателя «П». Величина измерения и будет сопро­тивлением заземляющего устройства.

6. Полученный результат сравнить с нормативными значениями ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Где сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов (трансформаторов) или выводы однофазно­го источника тока, в сети напряжением до 1000В с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей нулевого провода, должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно, при междуфазных напряжениях 660В, 380В, 220В трехфазного источника питания или 380В, 220В и 127В однофаз­ного источника питания в электрических сетях с глухозаземлённой нейтралью.  

Сопротивление заземляющего устройства в стационарных сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000В должно быть не более 10 Ом.

3. Расчет сопротивления заземляющих устройств

По заданию преподавателя по варианту необходимо определить па­раметры заземлителей и их расположение.

3.1 Определить сопротивление электрическому току одиночного труб­чатого (стрежневого) заземлителя.

                                            (5.2)

p_{изм =}p_гр . к _пт     t =  h+ l_т/2

3.2 Предварительное число заземлителей

                                                                                             (5.3)

R_d – допустимое значение сопротивления заземляющего устройства.        

3.3Число вертикальных заземлителей, с учетом коэффициентом экра­нирования η_Э.Т.

                                                                                                                                  (5.4)

где n_эт - число заземлителей

3.4. Расчетное сопротивление вертикальных заземлителей, с учетом коэффициента экранирования.    

                                                                                                                   (5.5)

3.5 Длина соединительной полосы

 

                                 L_С,П.=1,05L(n_эт-1), м                              (5.6)

 

     3.6 Сопротивление растеканию электрического тока соединительной полосы

                                                                       (5.7)       

3.7. Расчетное сопротивление соединительной полосы с учетом коэффициента экранирования

                                                                     (5.8)

n_сп =1

 3.8 Общее сопротивление заземляющего устройства

 

                                                              (5.9)

        3.9 Полученный результат сравнить с нормативным значением сопротивления заземляющего устройства. При превышении полученных результатов по сравнению с нормативными, необходимо наметить мероприятия по снижению сопротивления заземляющего устройства.

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Что такое защитное заземление? Показать схематично.

2. Что такое зануление? Показать схематично.

3. Область применения защитного заземления и зануления.

4. Принцип действия защитного заземления и зануления.

5. Что такое заземляющее устройство и его схемы?

6. Виды заземлителей.

7. Какие приборы используются для измерения сопротивления заземлителя? Принцип их действия.

8. Как нормируется сопротивление заземляющего устройства, в каких нормативных документах это отражено?

9. Как определяется и рассчитывается удельное сопротивление грунта?

10. Виды воздействий электрического тока на организм человека?

11. Факторы, влияющие на исход поражения людей электрическим током?

12. Виды электротравм, электрические удары.

13. Классификация помещений по опасности поражения людей электрическим током?

14. Электрозащитные средства.

15. Защита работников от случайного прикосновения к токоведущим элементам оборудования.

Список рекомендуемой литературы

1. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов [Текст].  - Введ. 1982-04-01 (с изм. и доп. 2008 г.). - М.: Изд-во стандартов, 2008. - 57 с.: ил.       

2. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземле­ние, зануление [Текст].  - Введ. 1981-05-07 (с изм. и доп. 2010 г.). - М.: Изд-во стандартов, 2010. - 103 с.: ил.

3. Правила устройства электроустановок [Текст]: РД 153-34.0-03.205-2001: утв. М-вом энергетики Рос. Федерации 13.04.07: ввод. в действие с 01.11.07. - М: ЭНАС, 2007. - 608, [1] с.; 22 см. - В надзаг.:... РАО "ЕЭС России". - 5000 экз. - ISBN 5-93196-091-0.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Часа

            Исследование метеорологических условий в рабочей зоне

Цель работы

Исследовать вредные производственные факторы - пониженная (повышенная) температура и относительная влажность воздуха; скорость (повышенная) движения воздуха.

Задачи работы

Провести измерение уровней вредных производственных факторов и сделать оценку классов условий труда.

Обеспечивающие средства

1. Температура - жидкостный термометр (ртутный или спиртовой), мак­симальный и минимальный термометр, электрический термометр.

2. Относительная влажность - психрометр статический Августа, аспирационный психрометр Ассмана, гигрометр, гигрограф.

3. Скорость движения воздуха – цифровой анемометр, крыльчатый и чашечный анемомет­ры, индукционный анемометр, кататермометр, термоанемометр.

4. Давление - металлический барометр (анероид), барограф.

Задание

Структура исследований:

1. В промышленности - измерение в рабочей зоне: температуры воз­духа, влажности воздуха, скорости движения воздуха, интенсивности ин­фракрасного излучения, температуры поверхности, атмосферного давле­ния.

2. В научных работах - исследование параметров в зависимости от факторов и задач исследования.

Государственный контроль за состоянием метеоусловий - осуществ­ляет Роспотребнадзор.

Требования к содержанию отчета

1. Краткое содержание методики определения относительной влажности воздуха помещения различными психрометрами.

2. Привести результаты относительной влажности воздуха, определенные по психрометрической таблице, номограмме в соответствии с приложением, выдаваемым на занятии, а также расчетным методом.

3. Краткое описание методики определения скорости движения воздуха анемометром.

4. Определить категорию физических работ при данных метеорологических усло­виях.

Примечание.

1 Па (паскаль) = 7,5 ·10 ^{- 3} мм рт.ст.

1 гПа (гекто-паскалъ) = 0,75 мм рт.ст.

 1мм рт.ст. = 1,333·10 ²

Большая скорость движения воздуха в теплый период года соответствует максимальной температуре воздуха, меньшая - минимальной температуре воздуха. Для промежуточных величин температуры воздуха, скорость его движения допускается определить интерполяцией; при минимальной температуре воздуха скорость его движения может приниматься также ниже 0,1 м/с - при легкой работе и ниже 0,2 м/с - при работе средней тяжести и тяжелой.

 

Основные термины и определения

1. Микроклимат производственных помещений - климат внутренней среды, который определяется действующими на организм человека соче­таниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей, (ГОСТ 12.1.005-88).

2. Рабочей зоной является пространство высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или вре­менного пребывания людей. Постоянное рабочее место - место, на кото­ром работающий находится большую часть (более 50% или более 3ч не­прерывно) своего рабочего времени.

3. Оптимальные микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сокращение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения реакций терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосыл­ки для высокого уровня работоспособности.

4. Допустимые микроклиматические условия - сочетание параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать приходящие и быстро нормализующиеся из­менения функционального и теплового состояния организма и напряже­ние реакций терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений со­стояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортное теплоощущения, ухудшение состояния и понижение работоспособности.

5. Влияние на организм человека – гипотермия или гипертермия. Примерами указанных явлений является: обморожение, тепловой удар, обильное потовыделение, ощущение сухости, учащение биения сердца, вялость, галлюцинации, потеря сознания.

6. Нормирование - осуществляется по ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ “Об­щие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”, СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

7. Обозначение, единица: температура t°C; относительная влажность W, %; скорость движения воздуха V, м/с; атмосферное давление Р, паскаль, (Па).

8. Методы исследований – автоматическая индукция на самописце; ра­зовые инструментальные замеры.

9. Контроль состояния метеорологических условий.

Роспотребнадзор   по утвержденному графику проверяют метео­рологические условия на предприятиях, расположенных в территориаль­ной зоне. Кроме них периодический или повседневный контроль осуществля­ют собственные лаборатории охраны труда предприятий.

10.Санитарная оценка метеорологических условий труда.

Воздействие метеорологических условий на человека обуславливает их благоприятное сочетание, которое обеспечивает нормальный теплооб­мен со средой, т.е. количество тепла, вырабатываемое организмом в еди­ницу времени, должно быть равно количеству тепла, отведенного от него вереду. И хотя организм человека обладает способностью терморегуляции (поглощение или отдача тепла), сохраняя при этом температуру тела поч­ти постоянной, нарушение теплообмена может привести к перегреву или переохлаждению. Для предупреждения этого нормируют допустимые и оптимальные величины температуры, относительной влажности и скоро­сти движения воздуха в рабочей зоне, в зависимости от категории физических работ по тяжести (легкая -1, средней тяжести -2, тяжелая -3), в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.  

11. Область применения данных исследований. Составления паспортов санитарно-технического состояния условий труда в цехах и карт условий труда на рабочих местах. Разработки мероприятий по обеспечению допустимых и оптималь­ных метеорологических условий (отопление, вентиляция, тепловые заве­сы и т.п.).

Порядок выполнения работы

1. Определение влажности воздуха

Порядок определения относительной влажности психрометрами Стационарный психрометр (Августа), см. рис. на стенде.

1. В производственных условиях прибор подвешивают в помещении на высоте 1,5 м от пола в стороне от отопительных приборов, дверей, хо­лодных стен. В данной лабораторной работе прибор установлен в зоне дыхания работника (в радиусе до 50 см от лица).

2. Поднятием резервуара с водой смочить конец ткани, покрывающей шарик влажного (правого) термометра.

3. Создать движение воздуха перед прибором (v =0,8 м/с) в течение 4 мин (обмахивание тетрадью).

4. Снять показания сухого и влажного термометров психрометра и записать.

5. По результатам показаний сухого и влажного термометров, пользу­ясь таблицей в приложении и номограммой, найти относи­тельную влажность воздуха и занести данные в таблицу 6.1.

Аспирационный психрометр Ассмана, (см. рисунок на стенде).

1. Смочить водой с помощью пипетки тканевый колпачок, надетый на ртутный шарик влажного (правого) термометра.

2. Для создания влажного режима необходимо сделать выдержку в течение 4 мин, а затем до упора завести пружину вентилятора, встроенного в верхней части психрометра, для создания движения воздушного потока со скоростью 4 м/с. По истечении 3-х минут работы вентилятора, снять пока­зания сухого и влажного термометров, полученные данные занести в таблицу 6.1.

3. По показаниям сухого и влажного термометров и по разности пока­заний между ними определить по номограмме и таблице относитель­ную влажность воздуха.

4. Произвести расчет относительной влажности по формулам, приведенным ниже

                                     W_абс=W_макс˗A(t_c ˗t_B)P,                                 (6.1)

 

W_абс - абсолютная влажность - количество водяного пара в единице объема воздуха (г/м³);

W_макс - максимальное давление в мм рт. ст. (упругость) водяных паровпри температуре, показанной влажным термометром;

А - психрометрический коэффициент;

Для психрометра Августа, равный 0,0008,

Для психрометра Ассмана, равный 0,000662;

t_c - показания сухого термометра, °С;

t_B - показания влажного термометра °С;

Р - атмосферное давление, определяемое по барометру-анероиду,мм рт.ст.

Относительная влажность определяется по формуле

                             (6.2)

 

где W_макс - максимальное давление в мм рт.ст. (упругость) водяных па­ров при температуре, показанной сухим термометром, приложение к работе.

5. Величины относительной влажности воздуха необходимо сравнить с оптимальными и допустимыми нормами в соответствии с СанПиН 2.2.4.548-96 (приложение).

 

 

Таблица 6.1 - Величины относительной влажности воздуха

№ опыта	Применяемый прибор	Показания сухого термометра, tс 0С	Показания влажного термометра, tс 0С	Относительная влажность воздуха		Расчетное значение влажности, W, %	Нормы относительной влажности
				По таблицам Wотн	По номограммам Wотн		Допустимая Wдоп	Оптимальная Wопт
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1

2. Определение скорости движения воздуха

Определение скорости движения воздуха необходимо производить цифровым анемометром МЕГЕОН 11002

1. Перед началом измерения включить кнопку MODE. При вращении крыльчатки на экране будет отображена мгновенная скорость воздушного потока и его температура.

2. Держите кнопку MODE в течении 3 секунд, дождитесь пока начнет мигать надпись «m/s». Нажмите кнопку SET, чтобы выбрать желаемые единицы измерения. Для подтверждения выбора нажмите кнопку MODE.

Расшифровка символов:

m/s-метры в секунду; km/hr-километры в час; ft/min-футы в минуту; knots-морские мили в час; mph-мили в час.

3. Выбор единиц измерения температуры (по Цельсию и Фаренгейту). Нажмите маленькую скрытую клавишу на задней стороне прибора, чтобы выбрать другую единицу измерения температуры.

4. Для выключения устройства нажмите одновременно кнопки MODE и SET. Данные измерений внести в таблицу 6.2.

Примечания: при включении прибора экран будет подсвечен в течение 12 секунд. Для активации подсветки необходимо нажать на любую кнопку. Если в течении 14 минут с прибором не производят никаких действий, то он автоматически отключается.

5. На основании сравнения полученных величин температуры, отно­сительной влажности, скорости движения воздуха, измеренных прибора­ми, с нормативными определить категорию работ при данных метеороло­гических условиях.

Таблица 6.2 - Результаты определения скорости движения воздуха

№ опыта	Отсчет по анемометру до опыта, n1	Отсчет по анемометру после опыта, n2	Длительность опыта, сек	Скорость движения воздуха по прибору, Vпр	Скорость движения воздуха истинная по паспорту, Vпас	Допустимая скорость движения по ГОСТ, Vдоп	Оптимальная скорость движения воздуха по ГОСТ, Vотп
1

Контрольные вопросы для самоподготовки

1. Что входит в понятие микроклимата производственных помещений?

2. Что считается рабочей зоной производственных помещений?

3. Что входит в понятие: оптимальные и допустимые микроклимати­ческие условия?

4. Что такое нормальный теплообмен человека со средой?

5. Какими нормативными документами обусловлены требования к воздушной среде в рабочей зоне производственных помещений?

6. Перечислите все известные типы приборов для измерения темпера­туры воздуха.

7. Какие приборы используются для определения относительной влажности воздуха?

8. Что такое абсолютная, максимальная и относительная влажность?

9. Какими приборами измеряется скорость движения воздуха?

Список рекомендуемой литературы

1. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно – гигиенические тре-бования к воздуху рабочей зоны [Текст]. - Введ. 1986-03-01 (с изм. и доп. 2007 г.). - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 63 с.: ил.

 2. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» [Текст]: санитар. правила и нормы: утв. 30.04.96: введ. в д. 11.03.96. - М. [б. и.], 1996. - 18 с.: ил.

.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Часа