Расчет защитного заземления

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ "

КАФЕДРА ОХРАНЫ ТРУДА

Расчетное задание по теме

"Расчет защитного заземления"

Руководитель:

Преподаватель кафедры

охраны труда

Латышева М. М.

Харьков

Целью расчета является определение основных конструктивных параметров заземления (числа, размеров, порядка размещения вертикальных стержней и длины соединительной полосы, объединяющей их в групповой заземлитель), при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (R_гр) не превзойдет нормативного значения (R_зн).

заземление ток контур сопротивление

Исходные данные:

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 (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.).

В соответствии с требованиями [1] защитное заземление электроустановки следует выполнять:

при номинальном напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока во всех случаях;

при номинальных напряжениях от 42В до 380В переменного и от 110В до 440В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.

Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к [2].

Заземление осуществляется с помощью специальных устройств -- заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые. Групповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга. С целью экономии средств ПУЭ рекомендует использовать естественные заземлители.

Расчет

В нашем случае заземляющее устройство используется для электроустановки напряжением свыше 1000В, поэтому расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей полуэмпирической формуле:

(1)

где U_л - линейное напряжение сети (на высокой стороне трансформаторной подстанции), кВ;

l_к, l_в - длина электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий, км.

Таким образом,

(2)

Соответствующее полученному расчетному значению тока замыкания на землю нормативное значение сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) R_з находим по формуле:

R_з = 125 / I_з,(3)

R_з = 125 / 51,71 = 2,32 Ом.

При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и определяется по формуле:

(4)

где R_е - сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом;

R_и - требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_з - расчетное нормированное сопротивление ЗУ, Ом;

Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:

с = с_{изм ·} ш, (5)

где с - расчетное удельное сопротивление земли, Ом·м;

с_изм - удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений, Ом·м (задано в условии задачи);

ш - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание грунта.

Для климатического пояса III для земли с малой влажностью Ш = 1,5, следовательно,

с = 130 · 1,5 = 195 Омм.

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя R_в. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю, расчетная формула имеет вид:

где с_в - расчетное удельное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (5), Ом·м,; l - длина вертикального стержня, м; d - диаметр сечения, мм; t - расстояние от поверхности грунта до середины длины вертикального стержня, м;

Рассчитаем приближенное количество вертикальных стержней:

где R_в - сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя, вычисленное по формуле (6), Ом;

R_и - требуемое сопротивление искусственного заземлителя, вычисленное по формуле (4), Ом;

заземление ток контур сопротивление

Полученное число стержней округляем до ближайшего большего справочного значения. Следовательно, n = 40.

Определяем конфигурацию группового заземлителя (контур) с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:

l_г = 1,05·а·п, (7)

где а - расстояние между вертикальными стержнями, м;

п - количество вертикальных стержней;

а = k · l_в, (8)

где k - коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;

l_в - длина вертикального стержня, м.

Коэффициент кратности примем равным 2.

а = 2 ·3 = 6 м,(9)

l_г = 1,05·6·40 = 252 м. (10)

Периметр здания = 2 · (18 + 6) = 48 м.

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня R_г. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:

(11)

где с - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

l - длина горизонтальной полосы, м;

b - ширина полосы, м;

t - расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы, м;

Выбираем коэффициенты использования вертикальных стержней (з_в) и горизонтальной полосы (з_г) с учетом числа вертикальных стержней (п) и отношения расстояния между стержнями (а) к их длине (l_в).

; з_г = 0,29; з_в = 0,58.

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

,(12)

где R_в, R_г - соответственно сопротивления вертикального стержня и горизонтальной полосы, вычисленные по формулам (6) и (11) соответственно, Ом;

з_в, з_г - соответственно коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы, Ом;

n - количество вертикальных стержней.

(13)

Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не должно превышать требуемое сопротивление

R_гр ? R_и(14)

1,95 < 2,04.

Т.е. полученное сопротивление удовлетворяет необходимому условию (14).

Рассчитанные параметры ЗУ сведем в таблицу:

Эскиз расположения заземлителей

Таким образом, мы определили основные конструктивные параметры заземлителя, при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (R_гр) не превышает требуемое сопротивление (R_и).

Литература

ГОСТ 12.1.030.-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. Введ. 01.07.82г.

ГОСТ 12.1.013.-78. ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования. Введ. 01.01.80г.

ГОСТ 12.1.038.-82. ССБТ. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов. Введ. 01.07.83г.

П.А. Долин. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Энергия.- 1984.-448 с.

М.О. Найфельд. Заземление, защитные меры электробезопасности. -М.: Энергия.- 1971.

П.А. Долин. Справочник по технике безопасности. -М.: Энергоатомиздат 1984.-824 с.

Правила устройства электроустановок. -М.: Энергоатомиздат.- 1987.-648 с.

Размещено на Allbest.ru