Главная Обратная связь

Дисциплины:






Теоретичні відомості. Захисне заземлення - це зумисне електричне з’єднання із землею металевих неструмоведучих частин електрообладнання



Захисне заземлення - це зумисне електричне з’єднання із землею металевих неструмоведучих частин електрообладнання, які можуть виявитись під напругою.

Призначення захисного заземлення - усунення небезпеки ура­ження людей електричним струмом при появі напруги на конструк­тивних частинах електрообладнання, тобто при замиканні на корпус.

Захисна дія заземлення полягає у зниженні напруги дотику, що досягається шляхом зменшення потенціалу на корпусі обладнання відносно землі або внаслідок малого опору заземлення.

Згідно ПУЕ захисне заземлення виконують у наступних випадках:

1) при напрузі зміного струму 380 В і вище та постійного струму 440В, і вище — в усіх електроустановках;

2) при номінальній напрузі змінного струму 42 В і вище та постійного струму вище 110 В - в електроустановках, що розміщені в приміщеннях із підвищеною небезпекою, в особливо небезпечних, а також у зовнішніх установках;

3) при будь-якій напрузі змінного чи постійного струму - у вибухонебезпечних установках.

Заземлюючим пристроєм називають сукупність заземлювача (металевого стержня чи групи металево з’єднаних між собою стержнів, які знаходяться у безпосередньому контакті з ґрунтом) і заземлюючих провідників, що з’єднують заземлюванні частини електроустановки із заземлювачем.

В залежності від розташування заземлювачів по відношенню до заземлюючого обладнання заземлення бувають виносні (або зосереджені) і контурні (або розподілені). Виносні заземлювачі розміщують на деякій відстані від обладнання, що підлягає заземленню, а контурні - за контуром на деякій відстані від нього.

Заземлювачі можуть бути природними та штучними.

Природний заземлювач - це заземлювач, для якого використовуються електропровідні частини будівельних і виробничих конструкцій та комунікацій. В якості природних заземлювачів застосовують прокладені в землі водопровідні та інші металеві трубопроводи, металеві конструкції, що мають контакт із землею, прокладені в землі оболонки силових електричних кабелів та ін.

Природні заземлювачі мають переважно малий опір розтіканню струму, тому використання їх в якості заземлювачів дозволяє заощаджувати значні кошти. Недоліком природних заземлювачів е їх повна доступність та можливість порушення неперервності з’єднання протяжних заземлювачів.

Для влаштування штучних заземлюючих пристроїв використовують сталеві вертикально закладені в землю труби діаметром 30...50 мм і товщиною стінок не менше 3...5 мм, довжиною 2,5...З м; металеві стержні діаметром 10... 12 мм довжиною до 10 м; кутникову сталь 40×40 мм довжиною 2,5...5 м та ін.

Заземлені провідники повинні мати між собою надійний електричний контакт. Їх з’єднують зварюванням. До корпуса електрообладнання заземлюючий провідник приєднують надійним болтовим з’єднанням.



Заземлюючий пристрій повинен мати досить малий опір. Він складається з опору заземлювача відносно землі, опору заземлювача як металевого провідника, та опору заземлюючих провідників, які з’єднують заземлювач із корпусом обладнання. Опір заземлюючого пристрою залежить від питомого опору ґрунту, типу, розмірів, кількості та взаємного розміщення електродів.

Відповідно до ГОСТ 12.1.030-81 та норм ПУЕ допустимий загальний опір заземлюючих пристроїв, які влаштовані в мережах напругою 380/220 В, повинен бути не більшим за 4 Ом.

Розрахунок заземлюючих пристроїв виконується в такій послідовності:

1. Вибираємо тип заземлювача, його геометричні розміри, розташування й глибину закладення у ґрунт.

2. Визначаємо опір одиночного заземлювача по формулі (із табл. 6.1.

3. Визначаємо наближене значення кількості заземлювачів за формулою:

, (6.1)

де Rос - опір одиночного вертикального заземлювача, м; [Rдоп] - допустимий опір заземлюючого пристрою, [Rдоп] = 4 Ом; θ - коефіцієнт використання заземлювача (для орієнтовних розрахунків приймаємо θ =1).

4. Приймаємо схему розташування одиночних стержневих заземлювачів у плані (в рядок або по контуру) і визначаємо відстань між одиночними заземлювачами із співвідношення:

а = (1…3)·l , (6.2)

Таблиця 6.1

Визначення опору одиночного заземлювача

 

 

 

 

5. Визначаємо довжину стальної з’єднувальної штаби:

lT = a·n - при розташуванні вертикальних заземлювачів по контуру;

lT = a·n - при розташуванні вертикальних заземлювачів в ряд.

6. Визначаємо опір розтіканню струму з’єднувальної стальної штаби Rг за формулою, як для горизонтального заземлювача:

, (6.3)

6. При визначенні загального опору всього заземлюючого контуру необхідно враховувати взаємний екрануючий вплив одиночних вертикальних заземлювачів і горизонтальних з’єднувальних штаб за допомогою коефіцієнтів використання θв і θг (табл. 6.2).

Таблиця 6.2

Коефіцієнти використання вертикальних заземлювачів θв і горизонтальних з’єднувальних штаб θг

Кількість вертикальних стержнів Відношення a/l
θв θг θв θг θв θг
При розташуванні штаби по контуру
0,69 0,45 0,78 0,55 0,85 0,70
0,62 0,40 0,73 0,48 0,80 0,64
0,58 0,36 0,71 0,43 0,78 0,60
0,55 0,34 0,69 0,40 0,76 0,56
0,47 0,27 0,64 0,32 0,71 0,45
0,43 0,24 0,60 0,30 0,68 0,41
0,40 0,21 0,56 0,28 0,66 0,37
0,38 0,20 0,54 0,26 0,64 0,35
0,35 0,19 0,52 0,24 0,62 0,33
При розташуванні штаби в ряд
0,78 0,80 0,86 0,92 0,91 0,95
0,74 0,77 0,83 0,89 0,88 0,92
0,70 0,74 0,81 0,86 0,87 0,90
0,63 0,71 0,77 0,83 0,83 0,88
0,59 0,62 0,75 0,75 0,81 0,82
0,54 0,50 0,70 0,64 0,78 0,74
0,49 0,42 0,68 0,56 0,77 0,68

7. Опір розтіканню зарядів у вертикальних заземлювачах з врахуванням екрануючого впливу з’єднувальної штаби визначається за формулою:

, (6.4)

8. Опір розтіканню зарядів у горизонтальних штабах, що з’єднують між собою вертикальні заземлювачі, з врахуванням екрануючого впливу вертикальних заземлювачів, визначаємо за формулою:

, (6.5)

Якщо Rзаг > [Rдоп], то необхідно збільшити кількість вертикальних заземлювачів або прийняти більшу відстань між ними і знову визначити Rзаг.

Варіанти завдань

Задача 1 (з рішенням). Розрахувати заземлюючий пристрій трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ насосної станції, розташованої у першій кліматичній зоні. Від підстанції відходять три ведучі лінії 380/220 В, на яких намічено виконати 6 повторних заземлень нульового проводу. Питомий опір ґрунту при оптимальній вологості 120 Ом·м. Заземлюючий контур виконаний у вигляді прямокутного чотирикутника шляхом закладення в ґрунт вертикальних стальних стержнів довжиною 3 м і діаметром 12 мм, з’єднаних між собою стальною штабою 40×4 мм. Глибина закладення стержнів 0,8 м. Струм замикання на землю на стороні 10 кВ І3 = 8 А (рис. 6.1).

Варіанти завдань:

№ з/п Питомий опір ґрунту, Ом∙м Довжина стержня, м Діаметр стержня, мм Стальна штаба, мм Глибина закладення стержнів, м Струм замикання на землю, А
3,5 35х3,5 0,9
40х4 0,7
2,5 45х4,5 0,8
3,7 30х3
3,2 40х4 0,75 7,5
2,8 35х3,5 0,85 8,5
2,9 45х4,5 0,95 9,5
2,6 30х3 0,8
3,1 35х3,5 0,7
3,3 40х4 0,85 8,5

 

Рішення. В установках напругою до 1000 В із заземленою нейтраллю опір заземлюючого пристрою, до якого приєднується нейтраль трансформатора, повинен бути не більшим 4 Ом. Так як заземлюючий пристрій, що розраховується, одночасно використовується для електроустановки напругою понад 1000 В (трансформаторна підстанція 10/0,4 кВ) з малим струмом замикання на землю 3 = 8 А < 500 А), то допустимий опір заземлюючого пристрою визначається за формулою:

За допустимий опір заземлення приймаємо менше із значень:

- отриманих при розрахунку по формулі (6.7)

- або необхідного для заземлення електроустановок напругою до 1000 В (4 Ом).

Рис. 6.1. Схема заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції: 1 - запобіжники; 2 - електродвигун; 3 - з’єднувальна штаба; 4 - заземлювач  

Визначаємо опір одиночного вертикального стержня за формулою:

де l - довжина стержня, м; ρ - питомий опір грунту Ом·м; d - зовнішній діаметр стержня, м; t - відстань від поверхні грунту до середини заземлювача, м .

Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних стержнів по формулі (6.1):

,

Приймаємо п = 12 стержнів, виходячи з умови задачі (заземлюючий контур виконаний у вигляді прямокутного чотирикутника)/

Приймаємо схему розташування вертикальних заземлювачів по контуру з відстанню між суміжними заземлювачами (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема розташування вертикальних заземлювачів a = 2l = 2·3 = 6 м l – довжина стержня, м


Визначаємо опір стальної штаби, яка з’єднує стержневі зазем­лювачі, за формулою (6.3):

Визначаємо опір групи стержневих заземлювачів із врахуванням екрануючого впливу з’єднувальної штаби (6.4):


 

коефіцієнт використання стержневого заземлювача дорівнює 0,69 (табл. 6.2).

Визначаємо опір розтіканню струму з’єднувальної штаби Rг із врахуванням екрануючого впливу вертикальних заземлювачів (6.5):

коефіцієнт використання горизонтального заземлювача (штаби), що з’єднує стержні і який дорівнює 0,40 (табл. 6.2).

Визначаємо загальний опір заземлюючого контуру (6.6):

 

Таким чином, розрахована кількість вертикальних заземлювачів задовольняє умовам безпеки.

 

Задача 2. Для споруджуваної понижувальної трансформаторної
підстанції 10/0,4 кВ міської кабельної мережі вирішено спорудити заземлювач контурного типу. Заземлювач буде містити 10 вертикальних електродів - відрізків кутової сталі з шириною полиці 50 мм, довжиною кожен 3 м і горизонтальний електрод - сталеву смугу перерізом 4 · 20 = 80 мм2, довжиною 50 м, що сполучає вертикальні електроди.

На підстанції будуть встановлені два трифазних трансформатори, працюючих паралельно при ізольованих нейтралях з боку вищої напруги і глухозаземлених нейтралях з боку 400 В (рис. 6.3).

Дано: довжина живильної кабельної мережі 10 кВ становить 40 км, повітряна мережа відсутня; питомий опір землі, виміряний при підвищеній вологості землі, 65 Ом м; відстані між сусідніми вертикальними електродами 5 м; глибина занурення в землю верхнього кінця вертикального електрода і глибина занурення горизонтального електрода 0,8 м.

Потрібно: розрахувати опір заземлювача з метою
перевірки його відповідності вимогам ПУЕ. При цьому слід
мати на увазі, що заземлювач повинен бути придатний для установок
як до 1000 В, так і вище 1000 В - аж до 35 кВ, тобто його
опір не повинен перевищувати 4 Ом .

Відповідь.

Варіанти завдань:

№ з/п Довжина мережі, км Питомий опір землі, Ом∙м Відстань між електродами, м Глибина занурення, м
0,9
0,8
0,7
0,75
0,85
0,9
0,8
0,7
0,85
0,75
Рис. 6.3. Схема контурного заземлювача понижувальної трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ (до розрахунку заземлювача)  

 

Задача 3. Обчислити опір групового заземлювача в двошаровою землі, що складається з вертикальних стрижневих і горизонтальних смугових електродів (рис. 6.4).

Дано: розрахункові значення питомих опорів верхнього та нижнього шарів землі відповідно 150 і 50 Ом м; товщина верхнього шару землі 2 м; довжина вертикального електрода = 4 м; глибина заглиблення в землю верхнього кінця вертикального електрода 0,5 м.

Відповідь. 0,58 Ом .

Рис. 6.4. Розрахункова схема (модель) заземлювача у двошаровій землі у вигляді горизонтальної квадратної решітки з квадратними сотами однакового розміру і рівномірно розміщеними по контуру сітки вертикальними електродами

 

Варіанти завдань:

№ з/п Питомий опір верхнього шару землі, Ом∙м Питомий опір нижнього шару землі, Ом∙м Товщина верхнього шару землі, м Довжина електрода, м Заглиблення електрода, м
2,5 4,5 0,7
0,6
2,3 4,3 0,5
2,4 4,4 0,4
2,2 4,2 0,55
2,1 4,1 0,45
2,6 4,6 0,65
1,8 4,8 0,75
1,9 4,9 0,7
0,6

 

Література

1. Долин П.А. Основы техники безопасности в електроустановках. Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с.

2. Монахов А.Ф. Защитные меры электробезопасности в електроустановках. Учебное пособие, М.: "Энергосервис", 2006г., 152 с.

3. Долин П.А., Медведев В.Т. Электробезопасность. Задачник. Москва, Гардарики, 2003, 215 с.

4. Кухнюк О.М., С.Л. Кусковець, Сурговський М.В. Практикум з охорони праці. Навч. посібник. – Рівне: НУВГП, 2011. – 266 с.

5. Кухровський П.П. Електробезпека на виробництві та в побуті. – Хмельницький, 2005. -240 с.

6. ГОСТ 12.1.002-84. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

7. ГОСТ 12.1.009-76. Электробезопасность. Термины и определения.

8. ГОСТ 12.1.013-78. Строительство. Электробезопасность. Общие требования.

9. ГОСТ 12.1.019-79. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

10. ГОСТ 12.1.030-81. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

11. ГОСТ 12.1.038-82. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов.

12. НПАОП 40.1-1.01-97. Правила безпечної експлуатації електроустановок.

13. НПАОП 40.1-1.07-01. Правила експлуатації електрозахисних засобів.

14. НПАОП 40.1-1.21-98. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів.

 

 





sdamzavas.net - 2018 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...