Розрахунок електрозахисту. Розрахунок захисного заземлення. Методика розрахунку захисного заземлення

Самостійна робота № 9

Тема: Розрахунок електрозахисту.

Огляд теми:

Розрахунок захисного заземлення

Розслідування електротравматизму на підприємствах пов`язано з рішеннями багатьох задач по електробезпеці. Найбільш розповсюдженим і надійним технічним засобом захисту людей і тварин від уражень електричним струмом є захисне заземлення.

Захисне заземлення – це навмисне з`єднання металевим провідником з землею металевих конструкційних частин електрообладнання – корпусів, станин, і т. п., в нормальних умовах, котрі не знаходяться під напругою, але можуть потрапити під неї.

Мета захисного заземлення – знизити до безпечних величин напруги дотику і кроку, зумовлені замиканням на корпус, тобто, знизити напругу між корпусом електроустановки та землею. Електроустановки заземляються: при змінному та постійному струмах напругою 500В і вище, при напрузі 42В змінного і 110В постійного струмів в приміщеннях з підвищеною небезпекою, в особливо небезпечних приміщеннях і в зовнішніх електроустановках, при змінному і постійному струмах і вибухонебезпечних приміщеннях. Принципова схема заземлення показана на рис. 3.8.

Людина, з певною провідністю R_л, торкаючись до корпусу, на який потрапила напруга, включається в коло провідності заземлювача R₃, паралельно провідності ізоляції проводів А відносно землі, і послідовно з провідністю ізоляції проводів B і C. Таким чином, ввімкнений між корпусом і землею малий опір захисного заземлення (не більше 4Ом), шунтує опір людини, за рахунок чого, струм, що проходить через тіло людини, значно знижується. При попаданні людини під напругу кроку величина потенціалу в двох точках визначається за формулою:

 

де I₃ – струм замикання над землею, Ф;

ρ₃ – питомий опір землі, Ом • м;

x– відстань замикання над землею, м;

a – відстань рівна кроку людини (а ≈ 0,8 м).

Величина напруги кроку:

Захисне заземлення складається (рис. 3.9) з заземлювальних електродів 4, забитих, або затоптаних в ґрунт; штаби (магістралі заземлення) 3, або з’єднувального проводу.

Рис. 1 Принципова схема захисного заземлення:

П3 – пробковий запобіжник;

R₀ – заземлення нульової точки трансформатора; R₃ – заземлення;

R_ІЗ – опір ізоляції; U_дот. – напруга дотику; І₃ – струм замикання на землю;

R_л – опір людини; І_Л – струм, який проходить через людину;

1 – плавкі запобіжники; 2 – електродвигун;

3 – графік розподілу потенціалів на поверхні землі.

3

Рис. 2 Будова захисного контурного заземлення:

а) схема заземлюючого пристрою;

б) розташування поодинокого заземлювача; 1 — плавкі запобіжники;

2 — електродвигун;

3 — з’єднувальна магістраль;

4 — трубчасті, або кутові заземлювачі (електроди).

Заземлювачі бувають природні та штучні. Природне заземлення – прокладені в землі лінії водогонів, металеві (свинцеві) захисні оболонки кабелю, надійно заземлені металеві контури.

В якості штучних заземлювачів використовують стальні труби і кутову сталь довжиною не менше 2-3м, з товщиною стінок не менше 3,5мм.

Вертикальні заземлювачі (електроди) з’єднують в контур сталевою смугою (штабою), перерізом не менше 4×12мм, або круглого перерізу, діаметром не менше 6мм, шляхом зварювання.

Методика розрахунку захисного заземлення.

Залежно від характеристики електроустановки, вибирають нормативне  значення опору захисного заземлення, враховують початкові дані для захисного заземлюючого пристрою: тип ґрунту, розміри і умови розміщення в ґрунті поодиноких заземлювачів і штаби (з’єднувальної смуги), яка з’єднує електроди, виготовляють ескіз заземлюючого пристрою. Розрахунок проводиться в такій послідовності:

1.  Визначають опір (Ом) розтіканню струму одинокого вертикального  електрода за формулою:

Опір поодинокого стержневого інвентарного заземлювача (заземлюючий пристрій пересувних електроустановок), верхній кінець якого залишається над поверхню землі, розраховується по формулі:

де: d – зовнішній діаметр електрода, м. При розрахунку d = 0,95b,

де b — ширина полки кутника, м;

l – довжина електрода, м;

t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м;

де h — відстань від поверхні землі до початку залягання штаби електродів, м.

p – питомий опір ґрунту, Ом·м (додаток 1)

Для вертикальних електродів з кутової сталі d = 0.95b, де b – ширини полки кутника, м.

2.  Визначають наближену кількість стержнів (електродів) вертикального заземлювача:

 

де: К_с – коефіцієнт сезонності для електродів (додаток 2), який залежить від глибини закладення електроду в ґрунт та кліматичної зони;

R_н – нормативне значення опору заземлення, Ом. Згідно до ПУЭ опір захисного заземлення в любу пору року не повинен перевищувати:

10Ом, при потужності трансформатора N < 100кВ×А;

4Ом, при N_тр > 100кВ×А;

0,5Ом – в установках напругою більше 1000В з великим струмом замикання на землю (більше 500А).

η_е – коефіцієнт використання вертикальних електродів без врахування впливу типу з’єднання їх з штабою.

Для з’єднання електродів використовують штабу (з’єднувальну смугу), опір розтікання струму (Ом) якої, в горизонтальному положенні при довжині l , шириною b, розташованої на глибині h, визначають за формулою: