Головна

захисного заземлення

  1. Заземлення нульової точки трансформатора і нульового проводу
  2. захисного відключення
  3. Конструктивне виконання захисного заземлення та занулення
  4. Призначення, пристрій, принцип дії захисного занулення
  5. Нормування опору захисного заземлення
  6. Витік інформації по ланцюгах заземлення

Захисне заземлення є одним із заходів захисту від небезпеки ураження електричним струмом у разі непрямого дотику - електричному контакті людей або тварин з відкритими провідними частинами, які опинилися під напругою.

До відкритих провідних частин «Правила улаштування електроустановок» (ПУЕ) [7] відносять доступні дотику частини електроустановок, які можуть проводити електричний струм, нормально не перебувають під напругою, але які можуть опинитися під напругою у разі пошкодження основної ізоляції (корпуси електричних машин, апаратів, світильників, каркаси розподільних щитів, труби електропроводки та т. д.).

Відповідно до ГОСТ 12.1.038-82 (2001) [8] захист від небезпеки непрямого дотику може бути забезпечена або за рахунок зниження напруги дотику (захисне заземлення, вирівнювання потенціалів), або за рахунок обмеження часу дії струму (захисне занулення, захисне автоматичне відключення живлення).

заземлення - Навмисне електричне з'єднання будь-якої точки мережі, електроустановки чи обладнання з заземлювальним пристроєм.

заземлюючих пристроїв - Це сукупність заземлювачів і заземлюючих провідників (рис. 4.1).

заземлювач- Провідна частина або сукупність з'єднаних між собою провідних частин, що знаходяться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище.

заземлювальний провідник - Провідник, яка з'єднує заземлювальний частина (точку) з заземлювачів.

Мал. 4.1. Заземлюючих пристроїв:1 - Заземлюючих частина (відкрита провідна частина); 2 - Заземлюючий провідник; 3 - Сполучна смуга; 4 - заземлювач

За призначенням розрізняють: робоче заземлення, захисне заземлення, повторне заземлення нульового провідника, заземлення блискавкозахисту і т. Д.

захисне заземлення - Заземлення, яке виконується з метою електробезпеки.

При напрузі до 1 кВ захисне заземлення виконується в електроустановках системи IT. Перша буква в цих позначеннях показує стан нейтрали: I - Ізольована нейтраль. Друга літера - стан відкритих провідних частин щодо землі: T - Відкриті провідні частини заземлені.

система IT - Система, в якій нейтраль джерела живлення ізольована від землі або заземлена через прилади або пристрої, що мають великий опір (наприклад, пробивний запобіжник), а відкриті провідні частини електроустановки заземлені. Це трифазні трьохпровідний мережі з ізольованою нейтраллю джерела живлення змінного струму (рис. 4.2).

 До системи IT відносяться також однофазні двопровідні ізольовані від землі мережі змінного струму (рис. 4.3) і двопровідні з ізольованою середньою точкою джерела постійного струму.

Мал. 4.2. Захисне заземлення і схема заміщення в трифазній трьохпровідний мережі з ізольованою нейтраллю джерела живлення змінного струму:

1 - джерело живлення; 2 - Відкрита провідна частина; 3 - Захисне заземлення; 4 - Робоче заземлення; 5 - Пробивний запобіжник

 
 
r2

Мал. 4.3. Захисне заземлення і схема заміщення в однофазної двухпроводной ізольованою від землі мережі змінного струму:

1 - джерело живлення; 2 - Відкрита провідна частина; 3 - Захисне заземлення; 4 - Робоче заземлення; 5 - Пробивний запобіжник

При захисному заземленні перехід напруги на відкриті провідні частини супроводжується протіканням струму через заземлюючих пристроїв і послідовно включені опору ізоляції непошкоджених фазних проводів відносно землі (на рис. 4.2 і 4.3 ділянки, виділені жирною лінією).

В результаті протікання струму напруга мережі перерозподіляється між опорами захисного заземлення і опорами ізоляції непошкоджених фаз. Опір захисного заземлення виконується досить малим в порівнянні з опорами ізоляції фазних проводів відносно землі. Величина опору захисного заземлення вибирається такий, щоб падіння напруги на заземлювальному пристрої не перевищувало допустимих значень. Таким чином, захисне заземлення знижує напругу відкритих провідних частин щодо землі, напруга, прикладена до тіла людини (напруга дотику), отже, і струм через нього до допустимих значень. Зниження напруги досягається за рахунок послідовного включення малого за величиною опору заземлювального пристрою з високими опорами ізоляції фазних проводів відносно землі (рис. 4.2 і 4.3).

В електроустановках напругою понад 1 кВ змінного і постійного струмів захисне заземлення виконується при будь-якому режимі нейтралі або середньої точки джерела струму. У таких мережах для зниження напруги кроку та дотику передбачається додаткова міра захисту - вирівнювання потенціалів за допомогою захисних провідників, прокладених в землі, в підлозі або на їх поверхні і приєднаних до заземлювального пристрою.

Опору заземлюючих пристроїв нормуються «Правил улаштування електроустановок» [7]. Нормовані значення опорів заземлюючих пристроїв представлені в табл. 4.1.

При влаштуванні захисного заземлення з метою економії коштів ПУЕ рекомендують у першу чергу використовувати природний заземлювач - сторонню провідну частину, що знаходиться в електричному контакті із землею безпосередньо або через проміжне провідне середовище, яка використовується з метою заземлення (металеві та залізобетонні конструкції будівель і споруд, що знаходяться в землі металеві труби водопроводів, інші знаходяться в землі металеві конструкції, крім трубопроводів горючих рідин, горючих або вибухонебезпечних газів і сумішей, трубопроводів каналізації та центрального опалення). При відсутності природних заземлювачів використовують штучні заземлювачі.

Таблиця 4.1

Нормовані значення опорів заземлюючих пристроїв в електроустановках напругою до 1 кВ і вище

(Витяг з ПУЕ, 7-е видання)

 Нормоване значення заземлюючих пристроїв, якi Ом  характеристика електроустановок
 , Не потрібно приймати менше 4 Ом  Для всіх електроустановок напругою до 1 кВ і потужністю джерела понад 100 кВА
 , Не потрібно приймати менше 10 Ом  Тільки для електроустановок напругою до 1 кВ і потужністю джерела до 100 кВА. При паралельній роботі трансформаторів і генераторів - при сумарній їх потужності не більше 100 кВА
 Якщо заземлюючих пристроїв є загальним для електроустановок напругою до 1 кВ і вище, при розрахунковому струмі замикання на землю А
 Якщо заземлюючих пристроїв використовується тільки для електроустановок напругою понад 1 кВ, при розрахунковому струмі замикання на землю А
 Для електроустановок напругою вище 1 кВ і розрахунковому струмі замикання на землю А

Примітка.При питомому опорі грунту  Ом · м зазначені значення опорів заземлюючих пристроїв можуть бути збільшені в 0,002  раз, але не більше 10 разів.

Основним параметром, що характеризує заземлюючих пристроїв, є опір розтікання струму. Опір розтікання струму складається з опору заземлюючих провідників, заземлювачів і землі. Опір металевих провідників дуже мало, тому основний опір розтіканню надає земля. При розрахунках опір землі умовно відносять до заземлювачів.

Опір розтіканню штучних заземлювачів залежить від форми і геометричних розмірів заземлювачів, питомого опору ґрунту і його стану, глибини закладення і способу розміщення заземлювачів (у ряд або по контуру).

В якості вертикальних заземлювачів використовуються уголковая сталь або сталеві труби довжиною 2,5 ... 3 м. Розрахунки показують, що збільшення довжини електродів понад 3 м не дає помітного зменшення опору розтікання. Заземлювачі довжиною понад 3 м виконують із сталевих стрижнів.

Перетин заземлювачів вибирається з урахуванням механічної міцності, термічної стійкості і умов роботи в корозійному середовищі.

Найменші розміри заземлювачів і заземлюючих провідників, прокладених в землі, представлені в табл. 4.2 [7].

Таблиця 4.2

Найменші розміри заземлювачів і заземлюючих провідників, прокладених в землі (витяг з ПУЕ, 7-е видання)

 матеріал  профіль перетину  Діаметр, мм  Площа поперечного перерізу, мм2  Товщина стінки, мм
 сталь чорна  Круглий: для вертикальних заземлітелейдля горизонтальних заземлітелейпрямоугольнийугловойтрубний  - -  - - -  - -3,5
 Сталь оцинко-ванна  Круглий: для вертикальних заземлітелейдля горизонтальних заземлітелейпрямоугольнийтрубний  -  - - -  - -

Заземлювачі можуть розташовуватися в ряд і по контуру. При розміщенні заземлювачів по контуру забезпечується краще вирівнювання потенціалів, але в цьому випадку буде мати місце більше взаємне екранування заземлювачів.

Заземлювачі можуть розташовуватися біля поверхні землі або на деякій глибині. Зазвичай це глибина промерзання грунту. Для стаціонарних заземлюючих пристроїв краще закладати заземлювачі на глибині 0,5 ... 0,8 м (рис. 4.4), що виключає різкі коливання питомої опору грунту в місці розташування заземлювачів при його промерзанні або висиханні.

 
 

Мал. 4.4. Розрахункова схема заземлюючого пристрою:

d - Діаметр заземлювача (еквівалентний діаметр при уголковой стали);

l - Довжина заземлювача; a - Відстань між заземлювачами; h - Глибина закладення заземлення; t - Відстань від поверхні землі до середини заземлювача

Опір розтіканню одиночного вертикального заземлювача, розташованого на певній глибині в однорідному грунті, визначається за формулою

 , (4.1)

де  - Опір розтікання струму вертикального заземлювача, Ом;

l - Довжина заземлювача, м;

d - Діаметр заземлювача, м;

t - Відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м;

 - Розрахункове питомий опір грунту, Ом · м;

 , (4.2)

де  - Виміряне питомий опір ґрунту, Ом · м (табл. 4.3) [5];

 - Коефіцієнт сезонності для вертикальних заземлювачів, що враховує збільшення питомої опору грунту при його промерзанні або висиханні (табл. 4.4) [5].

Таблиця 4.3

Наближені значення питомих опорів

грунтів і води  , Ом · м

 Найменування грунтів  межі коливань  вим,,Ом · м  вим,, Ом · м, рекомендовані для попередніх розрахунків
 ГлінаСуглінокТорфЧернозёмСадовая земляПесокСупесокРечная водаМорская водаІзвестняк порістийГравій, щебінь  8-7040-15010-3010-5030-60400-700150-40010-800,2-1150-2004000-7000

Для заземлювачів з уголковой стали в формулу (4.1) підставляють еквівалентний діаметр куточка:

 , (4.3)

де с - Ширина полки куточка, м;

dекв - Еквівалентний діаметр куточка, м.

Таблиця 4.4

Ознаки кліматичних зон і наближені значення коефіцієнта

 Дані, що характеризують кліматичні зони і тип застосовуваних контрольних електродів  кліматичні зони
 1-я  2-я  3-тя  4-я
 1 Кліматичні ознаки зон: - середня багаторічна нізшаятемпература (січень),  : - Середня багаторічна вища температура (липень),  : - Середньорічна кількість опадів, см: - тривалість замерзання вод, днів2 Значення коефіцієнтів,  : -  - При застосуванні стрижневих електродів довжиною 2 ... 3 м і глибині закладення їх вершини 0,5 ... 0,8 м-  - При застосуванні протяжних електродів і глибині закладення 0,8 м  Від - 20 до - 15 від + 16 до + 18 ~ 40 190-170 1,8-2 4,5-7,0  Від - 14до - 10 від + 18до + 22 ~ 50 ~ 150 1,5-1,8 3,5-4,5  Від - 10до 0 від + 22до + 24 ~ 50 ~ 100 1,4-1,6 2,0-2,5  Від 0до + 5 від + 24до + 26 30-50 1,2-1,4 1,5-2,0

Примітка. Зразкове розподіл регіонів за кліматичними зонами:

1-я зона - Архангельська, Кіровська, Омська, Новосибірська області, Урал;

2-я зона - Ленінградська, Вологодська області, центральні райони Росії;

3-тя зона - Новгородська, Смоленська, Брянська, Курська, Ростовська області;

4-я зона - Краснодарський і Ставропольський краї, Астраханська область [5].

Розрахунки показують, що опір розтіканню одного вертикального заземлювача значно перевищує допустиме значення.

Необхідна кількість заземлювачів визначається за формулою

 , (4.4)

де n - Необхідне число вертикальних заземлювачів, од .;

 - Допустимий опір заземлюючого пристрою, Ом

 (Див. Табл 4.1);

 - Коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів, що враховує взаємне екранування (табл. 4.5 і 4.6) [5].

Таблиця 4.5

коефіцієнти використання  заземлювачів з труб

або куточків, розміщених в ряд без урахування впливу лінії зв'язку

 Відношення відстані між трубами (куточками) до їх довжині  Число труб (куточків)  значення

Закінчення табл. 4.5

   0,84-0,870,76-0,800,67-0,720,56-0,620,51-0,560,47-0,50
   0,90-0,920,85-0,880,79-0,830,72-0,770,66-0,730,65-0,70
   0,93-0,950,90-0,920,85-0,880,79-0,830,76-0,800,74-0,79

Таблиця 4.6

коефіцієнти використання  заземлювачів з труб

або куточків, розміщених по контуру без урахування впливу лінії зв'язку

 Відношення відстані між трубами (куточками) до їх довжині  Число труб (куточків) n  значення
   0,66-0,720,58-0,650,52-0,580,44-0,500,38-0,440,36-0,420,33-0,39
   0,75-0,800,71-0,750,66-0,710,61-0,660,55-0,610,52-0,580,49-0,55
   0,84-0,800,78-0,820,74-0,780,68-0,730,64-0,690,62-0,670,59-0,65

Опір розтіканню горизонтального смугового заземлювача Rn визначається за формулою

 , (4.5)

де L - Довжина смуги, м;

- ширина смуги (якщо заземлювач круглий, то  , де d - Діаметр прутка), м;

h - Глибина закладення заземлення, м;

 - Розрахункове питомий опір грунту, Ом · м.

 , (4.6)

де  - Коефіцієнт сезонності для горизонтальних заземлювачів (див. Табл. 4.4).

Довжина смуги визначається в залежності від способу розміщення заземлювачів:

при розміщенні заземлювачів в ряд по формулі

 , (4.7)

при розміщенні заземлювачів по контуру за формулою

 , (4.8)

де  - Відстань між заземлювачами, м.

Опір заземлювального пристрою Rcл з урахуванням опорів розтіканню вертикальних заземлювачів і сполучних смуг визначається за формулою

 , (4.9)

де  - Коефіцієнт використання сполучної горизонтальної смуги (табл. 4.7 і 4.8) [5].

Таблиця 4.7

коефіцієнти використання  сполучної смуги

в ряду з труб або куточків

 Відношення відстані між трубами (куточками) до їх довжині,  Число труб (куточків) в ряду, n
   0,77 0,89 0,92  0,74 0,86 0,90  0,67 0,79 0,85  0,62 0,75 0,82  0,42 0,56 0,68  0,31 0,46 0,58  0,21 0,36 0,49  0,20 0,34 0,47

Таблиця 4.8

коефіцієнти використання  сполучної смуги

в контурі з труб або куточків

 Відношення відстані між заземлітелямік довжині труби  Число труб (куточків) в контурі заземлення, n
   0,45 0,55 0,70  0,40 0,48 0,64  0,36 0,43 0,60  0,34 0,40 0,60  0,27 0,32 0,45  0,24 0,30 0,41  0,21 0,28 0,37  0,20 0,26 0,35  0,19 0,24 0,33

Вище наведена методика розрахунку прийнятна для розрахунку заземлюючих пристроїв будь-якого призначення.

4.2 Вихідні дані для розрахунку заземлюючого пристрою

1 Характеристика електроустановки для визначення допустимого значення заземлювального пристрою.

2 Розміри вертикальних і горизонтальних заземлювачів.

3 Найменування грунту і кліматична зона.

4 Спосіб розміщення заземлювачів (у ряд або по контуру).

4.3 Послідовність розрахунку заземлюючого пристрою

1 Визначається допустимий опір заземлюючого пристрою.

2 Визначається опір розтіканню вертикального заземлювача.

3 Визначається число вертикальних заземлювачів.

4 Визначається довжина сполучної смуги.

5 Визначається опір розтіканню горизонтальної сполучної смуги.

6 Визначається опір складного заземлювального пристрою.

7 За результатами розрахунку дається висновок про відповідність опору заземлювального пристрою з вимогами ПУЕ.

4.4 Приклад розрахунку заземлюючого пристрою

Розрахувати захисне заземлення споживачів електричної енергії, які живляться від мережі трифазного змінного струму з ізольованою нейтраллю (система IT).

Початкові дані:

- напруга U = 380/220 В;

- Потужність джерела живлення S = 100 кВА;

- Заземлювач - труба діаметром d = 0,06 м, довжиною l = 3 м;

- Глибина закладення заземлювачів h = 0,8 м;

- Ширина сполучної смуги b = 0,04 м;

- Грунт - суглинок;

- Кліматична зона 3-тя;

- Заземлювачі розташовані по контуру.

1 Визначаємо нормоване значення опору заземлювального пристрою.

Відповідно до вимог ПУЕ (табл. 4.1) при напрузі до 1 кВ і потужності джерела живлення не більше 100 кВА опір захисного заземлення приймаємо  Ом.

2 Визначаємо опір розтіканню вертикального заземлювача за формулою (4.1):

.

Розрахунковий питомий опір ґрунту за формулою (4.2):

.

Для суглинку по табл. 4.3 приймаємо:

 Ом · м.

Коефіцієнт сезонності для вертикальних заземлювачів, розташованих в 3-й кліматичній зоні, по табл. 4.4 приймаємо:

;

 Ом · м.

Відстань від поверхні землі до середини заземлювача (рис. 4.4):

;

 м;

 Ом.

3 Визначаємо число заземлювачів за формулою (4.4), приймаємо :

 шт.

беручи  для заземлювачів, розташованих по контуру, при n = 4 по табл. 4.6 приймаємо:

.

Уточнюємо розрахункове значення числа заземлювачів

 шт.,

приймаємо n = 6 при .

4 Визначаємо опір розтіканню сполучної горизонтальної смуги за формулою (4.5):

.

Довжина сполучної смуги при розташуванні заземлювачів по контуру визначаються за формулою (4.8):

Відстань між заземлювачами при , ,  м.

 м.

Розрахунковий питомий опір ґрунту визначається за формулою (4.6):

.

Коефіцієнт сезонності для горизонтальних протяжних заземлювачів, розташованих в 3-й кліматичній зоні, по табл. (4.4) приймаємо:

;

 Ом · м;

 Ом.

5 Визначаємо опір розтіканню складного заземлювального пристрою за формулою (4.9):

.

Коефіцієнт використання сполучної смуги, розташованої в контурі при n = 6, по табл. (4.8):

;

 Ом.

6 Опір розтіканню складного заземлювального пристрою не перевищує нормованого значення:

 Ом <  Ом.




Державна освітня установа | Ростов-на-Дону | Активних глушників шуму | Результати розрахунку активного глушника шуму | Розрахункові формули | Допустима напруга в прокладанні s і динамічний модуль | Приклад розрахунку пружинних амортизаторів | Обмоток масляних трансформаторів | Обмоток сухих трансформаторів | На що відключає |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати