Тема3. Расчет контурного защитного заземления в цехах с электроустановками напряжением до 1 000 В

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 18
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

3.1 Общие сведения

Защитное заземление– преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам [1,2].

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы длиной 1,5…4 м, диаметром 25…50 мм, которые забивают в землю, а также металлические стержни и полосы [1,24]. Для достижения требуемого сопротивления заземлителя, как правило, используют несколько труб (стержней), забитых в землю и соединенных металлической (стальной) полосой.

Контурным защитным заземлением называется система, состоящая из труб, забиваемых вокруг здания цеха, в котором расположены электроустановки.

Заземление электроустановок необходимо выполнять в следующих случаях [1,2]:

– при напряжении выше 380 В переменного и 440 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности, т. е. во всех случаях;

– при номинальном напряжении выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках;

– при любых напряжениях переменного и постоянного тока во взрывоопасных помещениях.

Классификация и характеристика помещений [1].

Помещения без повышенной опасности – помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную опасность или особую опасность.

Помещения с повышенной опасностью – помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:

– сырость (относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %);

– токопроводящая пыль;

– токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. д.);

– высокая температура (температура в помещении постоянно или периодически превышает 35 оС);

– возможность одновременного прикосновения человека к соединенным с землей металлоконструкциям зданий с одной стороны и металлическим корпусам электрооборудования с другой.

Помещения особо опасные – это те, которые характеризуются наличием одного из следующих условий:

– особая опасность – относительная влажность близкая к 100 % (потолок; стены; пол; предметы, находящиеся в помещении, покрытые влагой);

– химически активная или органическая среда (в помещении содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения и плесень);

– наличие одновременно двух и более условий для помещений повышенной опасности.

На электрических установках напряжением до 1 000 В одиночные заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм2. Для уменьшения экранирования рекомендуется располагать одиночные заземлители на расстоянии не менее 2,5…3 м один от другого [24].

 

3.2 Методика расчета.

Сопротивление растеканию тока через одиночный заземлитель из труб диаметром 25…50 мм [5] (Ом) находится по формуле

Rтр = 0,9 (ρ / lтр), (3.1)

 

Где: ρ- удельное сопротивление грунта, которые выбирают в зависимости от его типа, Ом∙см (для песка оно равно 40 000…70 000, для супеси – 15 000…40 000, для суглинка - 4000…15 000, для глины – 800…7000, для чернозёма - 900…5300);

lтр – длина трубы, lтр = 1,5…4 м.

Ориентировочное число вертикальных заземлителей, без учета коэффициента экранирования, рассчитывается следующим образом:

 

n = Rтр / r, (3.2)

 

где: r – допустимое сопротивление заземляющего устройства на электроустановках до 1 000 В не более 4 Ом, в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПЭУ).

Разместив вертикальные заземлители на плане и определив расстояние между ними а = 2,5…3 м, определяется коэффициент экранирования заземлителей ηтр (табл.3.1,3.2).

Число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента экранирования имеет вид

n1 = n / ηтр (3.3)

Далее рассчитывается длина соединительной полосы (м):

 

Ln = n1 ∙ a, (3.4)

 

где а – расстояние между заземлителями, м.

Таблица 3.1

3.3 Варианты заданий к практическому занятию по теме “Расчет контурного защитного заземления в цехах”

Вариант Длина цеха Ширина цеха Удельное сопротивление грунта
01 60 18 12 000
02 72 24 10 000
03 66 24 13 000
04 72 18 15 000
05 90 24 18 000
06 72 24 21 000
07 72 18 24 000
08 90 24 27 000
09 72 24 30 000
10 66 18 33 000
11 60 18 36 000
12 66 12 39 000
13 72 18 42 000
14 90 18 45 000
15 36 12 50 000
16 24 12 54 000
17 12 12 58 000
18 24 12 62 000
19 18 12 10 000
20 18 24 10 000
21 60 24 11 000
22 54 18 10 000
23 48 18 13 000
24 66 24 50 000
25 60 18 18 000
26 72 24 21 000
27 72 18 24 000
28 66 24 27 000
29 7 24 30 000
30 60 24 33 000
31 66 18 36 000
32 60 12 39 000
33 90 18 42 000
34 72 18 45 000
35 24 12 50 000
36 36 12 54 000
37 24 12 58 000
38 12 12 62 000
39 12 12 10 000
40 36 24 10 000
41 60 24 12 000
42 72 18 10 000
43 36 24 13 000
44 72 24 15 000
45 90 18 18 000
46 72 18 21 000
47 90 24 24 000
48 72 24 27 000
49 66 24 30 000
50 90 18 33 000
51 60 18 11 000
52 54 24 10 000
53 48 24 13 000
54 66 18 50 000
55 60 24 18 000
56 72 18 21 000
57 72 24 24 000
58 66 18 27 000
59 54 24 30 000
60 48 24 33 000
61 66 18 39000
62 60 12 36000
63 90 18 45 000
64 72 18 42 000
65 24 12 54 000
66 36 12 50 000
67 24 12 52 000
68 12 12 64 000
69 12 12 11 000
70 36 24 13 000
71 60 24 10 000
72 72 18 12 000
73 36 24 15 000
74 72 24 13 000
75 90 18 35 000
76 72 18 18 000
77 90 24 27 000
78 72 24 23 000
79 66 24 33 000
80 90 18 30 000
81 60 18 12 000
82 54 24 15 000
83 48 24 18 000
84 66 18 18 000
85 60 24 50 000
86 72 18 24 000
87 72 24 21 000
88 66 18 30 000
89 54 24 27 000
90 48 24 35000
91 72 24 12 000
92 72 24 10 000
93 36 24 18 000
94 60 24 15 000
95 90 24 18 000
96 72 18 18 000
97 72 24 24 000
98 72 18 27 000
99 66 24 33 000
100 90 18 30 000

 

 

Сопротивление растеканию электрического тока через соединительную полосу (Ом) рассчитывается по выражению

 

(3.5)

Таблица 3.2

Коэффициенты экранирования заземлителей ηтр

Число труб (уголков) Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине   ηтр Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине   ηтр Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине   ηтр
4 1 0,66…0,72 2 0,76…0,80 3 0,84…0,86
6 1 0,58…0,65 2 0,71…0,75 3 0,78…0,82
10 1 0,52…0,58 2 0,66…0,71 3 0,74…0,78
20 1 0,44…0,50 2 0,61…0,66 3 0,68…0,73
40 1 0,38…0,44 2 0,55…0,61 3 0,61…0,69
60 1 0,36…0,42 2 0,52…0,58 3 0,62…0,67

 

 

Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства (Ом):

(3.6)

 

где ηn – коэффициент экранирования соединительной полосы (табл. 3.3).

 

Таблица 3.3

Коэффициенты экранирования соединительной полосы ηn [5]

 

Отношение расстояния

между заземлителями

к их длине

Число труб

 
4 8 10 20 30 40
1 0,45 0,36 0,34 0,27 0,24 0,21
2 0,55 0,43 0,40 0,32 0,30 0,28
3 0,70 0,60 0,56 0,45 0,41 0,37

3.4 Порядок выполнения задания

 

1. Выбрать и записать в отчет исходные данные варианта (табл 3.1).

2. Рассчитать результирующее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, сравнить с допустимым сопротивлением, сделать соответствующий вывод.

 

 

3.5 Контрольные вопросы и задания

 

1. Электробезопасность. Действие электрического тока на организм.

2. Электротравмы. Классификация.

3. Какие существуют методы и средства защиты от электротока?

4. Термическое и электролитическое действие тока.

5. Что такое шаговое напряжение?

6. Напряжение прикосновения.

7. Дайте характеристику тока по последствиям физиологического воздействия на человека.

8. Каков принцип действия защитного заземления, его назначение и конструктивное исполнение?