Заземление, определение и виды

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Заземление, определение и виды

нейтраль трансформатор напряжение сопротивление

Заземлением называется соединение с землей нетоковедущих металлических частей электрооборудования через металлические детали, закладываемые в землю и называемые заземлителями, и детали, прокладываемые между заземлителями и корпусами электрооборудования, называемые заземляющими проводниками. Проводники и заземлители обычно делаются из низкоуглеродистой стали, называемой в просторечии железом.

Заземлители в виде штырей, вбиваемых в землю, называются электродами, и могут быть одиночными или групповыми. Заземлитель имеет характеристики, обусловленные стеканием по нему тока в землю. К характеристикам заземлителя относятся:

- напряжение на заземлителе;

- изменение потенциалов точек в земле вокруг заземлителя в зависимости от их расстояния от заземлителя в зоне растекания тока -- вид потенциальной кривой;

- вид линий равного потенциала -- эквипотенциальных линий на поверхности земли;

- сопротивление заземляющего устройства;

- напряжения прикосновения и шага.

Требование к заземляющему устройству, предназначенному для защиты от перенапряжений.

В сетях с изолированной нейтралью крюки и штыри фазных проводов, устанавливаемые на железобетонных опорах, а также арматура этих опор должны быть заземлены. Сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 50 Ом ().

В сетях с заземленной нейтралью крюки и штыри фазных проводов, устанавливаемые на железобетонных опорах, а также арматура этих опор должны быть присоединены к нулевому проводу. Заземляющие проводники этих заземлений должны иметь диаметр не менее 6 мм.

Крюки и штыри, устанавливаемые на деревянных опорах, заземлению не подлежат, за исключением подлежащих заземлению по условию защиты от атмосферных перенапряжений, а также устанавливаемых на опорах, где выполнено повторное заземление нулевого провода.

В населенной местности с одно- и двухэтажной застройкой ВЛ, не экранированные промышленными дымовыми и другими трубами, высокими деревьями, зданиями и т.п., должны иметь ЗУ, предназначенные для защиты от атмосферных перенапряжений. Сопротивления этих ЗУ должны быть не более 30 Ом, а расстояния между ними - не более:

200 м - для районов со среднегодовым числом часов гроз до 40;

100 м - для районов со среднегодовым числом часов гроз более 40.

Кроме того, ЗУ должны быть выполнены:

1. На опорах с ответвлениями к вводам в помещения, в которых может быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы и т.п.) или которые представляют большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские и т.п.).

2. На конечных опорах линий, имеющих ответвления к вводам. При этом наибольшее расстояние от соседнего защитного заземления этих же ВЛ должно быть не более:

100 м - для районов со среднегодовым числом часов гроз до 40;

50 м - для районов со среднегодовым числом часов гроз более 40.

3. Методика расчета заземляющих устройств.

Исходными данными для расчета являются:

А) характеристика электроустановки - тип установки, рабочее напряжение, режим нейтрали трансформатора;

Б) величина тока замыкания на землю (для установок напряжением выше 1000 В);

В) удельное сопротивление грунта и характеристика климатической зоны (если земля принимается двухслойной, необходимы данные измерений удельного сопротивления обоих слоев земли и толщина верхнего слоя);

Г) план расположения заземляемого оборудования;

Д) характеристика естественных заземлителей (сопротивление, количество и размеры);

Е) расчетная схема воздушных линий, отходящих от трансформатора;

Ж) форма и размеры заземляющего устройства.

2. Расчет заземляющего устройства трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ (мощность трансформатора кВА), которое предполагается выполнить в виде замкнутого контура из стальной полосы с прямоугольным поперечным сечением 40x4 мм с вертикальными электродами диаметром 0,012 м и длиной 5 м, уложенного на глубине м от поверхности земли с двухслойной электрической структурой; ; ; . Заземляющее устройство находится в 2-ой климатической зоне России. Среднегодовая продолжительность гроз составляет 30 часов. Длина сети напряжением 10 кВ: воздушной ; кабельной . В качестве естественного заземлителя используется железобетонный фундамент здания (площадь занимаемая зданием ).

Схема сети 0,38 кВ приведена в приложении.

РЕШЕНИЕ

Поскольку на подстанции используются электроустановки до и выше 1000 В, то к заземляющему устройству должны быть предъявлены следующие требования:

- требования сети 0,36 кВ работающей с глухозаземленной нейтралью;

- требования сети 10 кВ работающей с изолированной нейтралью.

1. Предъявляем требования сети 0,38 кВ.

Вначале определяем эквивалентное удельное сопротивление двухслойной земли

,

Допустимая величина сопротивления заземляющего устройства, к которому присоединяется нейтраль трансформатора, с учетом удельного сопротивления земли равна

,

Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, искусственных заземлителей и суммарного сопротивления всех заземляющих устройств воздушных линий сети 0,38 кВ:

Определяем величину сопротивления естественного заземлителя

,

т.к.,

Определяем величину суммарного сопротивления всех заземляющих устройств ВЛ сети 0,38 кВ. Для этого необходимо на заданной схеме сети (рис. 1) расставить заземляющие устройства по условию защиты от перенапряжений и по условию повторного заземления нулевого провода.

Допустимая величина суммарного сопротивления всех заземляющих устройств каждой воздушной линии 0,38 кВ с учетом удельного сопротивления земли равна:

а допустимая величина сопротивления каждого повторного заземления нулевого провода

Расставив заземляющие устройства в сети 0,38 кВ, определяем суммарное сопротивление каждой отходящей линии

Поскольку , то .

Аналогично

Суммарное сопротивление всех заземляющих устройств в сети 0,38 кВ равно

Зная и определяем их суммарное сопротивление

2. Предъявляем к заземляющему устройству требования сети 10 кВ.

Допустимая величина сопротивления заземляющего устройства определяется по формуле

,

тогда

Поскольку то величина сопротивления искусственного заземлителя определяется по формуле

После сравнения полученных величин и для расчета принимаем меньшую из них, т.е.

Определяем сопротивления вертикальных и горизонтальных элементов заземлителя.

Вертикальные электроды пересекает границу раздела между слоями двухслойной земли. Поэтому определяем по формуле

Тогда будет равно

Определяем предварительное количество вертикальных стержней

Принимаем 2 вертикальных стержней.

Значения эквивалентного диаметра стальной полосы

.

Тогда сопротивление горизонтального элемента равно:

;

Тогда сопротивление заземляющего контура определяем по формуле

3. Молниезащита, определение и виды

Атмосферное электричество проявляется в виде молний, электростатической и электромагнитной индукции от грозового разряда. Все эти проявления опасны для людей и животных и являются одной из причин пожаров. Также опасным прямой удар молнией будет как для электрооборудования, так и для обслуживающего персонала работающего с ним.

Молния - грозное явление природы - представляет собой разряд атмосферного электричества между тучей и землей или между тучей и тучей.

Молния характеризуется следующими параметрами: потенциал между тучей и землей достигает В, ток молнии - А, время действия 0,1 - 1,12 с, температура в стволе молнии - .

В результате прямого удара молнии происходит разрушение сооружений и оборудования, воспламенение горючих веществ и поражение людей и животных. Кроме прямого поражения молнией различают вторичные проявления прямого удара: электростатическую и электромагнитную индукции. Во время грозы у поверхности земли вследствие электростатической индукции возникает сильное электрическое поле, напряженность которого особенно велика на концах острых предметов, где его можно наблюдать в виде свечения или коронного разряда. При разряде молнии в металлических конструкциях возникает значительная разность потенциалов, что может привести к искровому разряду через воздушный промежуток в несколько см.

Под молниезащитой подразумевается комплекс защитных мероприятий от действия молнии и её вторичных проявлений (безопасность людей и животных, сохранность зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний, разрушений).

Молниеотводом называют устройство, воспринимающее прямой удар молнии и отводящее ток молнии в землю. Молниеотвод состоит из трех частей: молниеприемника, токоотвода и заземлителей. По устройству различают токоотводы: стержневые, тросовые и сеточные. В качестве молниеприемника используют сталь любых марок различного профиля с площадью сечения 100 и длиной не менее 200 мм. Токоотводы выполняют из стальной проволоки (катанки) диаметром не менее 6 мм (или из стали другого профиля). Заземлители молниеотводов по конструкции не отличаются от заземлителей электроустановок.

Согласно «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 43.21.122-87 здания 1 степени огнестойкости требуют молниезащиту III категории. Молниезащита этой категории защищает от прямого удара молнии и от заноса высоких потенциалов в здание через воздушные электрические линии и через другие надземные металлические коммуникации.

4. Расчёт молниезащиты сельскохозяйственного объекта

Тип молниезащиты - двойной стержневой молниеотвод.

Размер объекта aЧbЧh, м: 12Ч25Ч4.

Характеристики объекта: Стены кирпичные, крыша из ж/б корбчатых плит. Степень огнестойкости - I. Среди пестицидов есть: корбофос (30%); кемтан (20%); антио (30%). Аммиачной селитры нет.

Вид земли: Песок, при залегании грунтовых вод глубже 5м.

Наличие заземляющего устройства: отдельного нет.

Тип фундамента: ж/б блоки со сплошной стальной арматурой, выведенной наружу.

Вводы: Воздушная ЛЭП (220 В).

Сечение стального троса 40мм

Провес троса длиной до 120м - 2м.

Ожидаемое количество поражений молнией в год здания или сооружения, не оборудованных молниезащитой, определяется по формуле:

=(25+6·4)·(12+6·4)·3·=0,00025

При

;

;

;

;

Полная высота стержневого молниеотвода: 9м.

Радиусы защиты на уровне земли:

Список литературы

1. «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 43.21.122-87».

2. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. Приказ Минэнерго России от 30.06.2003 г.

3. Беляков, Г.И. Безопасность жизнедеятельности на производстве (охрана труда) учебник для вузов / Г.И. Беляков. - Санкт- Петербург, Москва, Краснодар «Лань» 2006.-512 с.

4. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по Безопасности жизнедеятельности / О.И. Турукина, Е.Ю. Трифонова. Издательство ДальГАУ.-2012.-48с.-100 экз.

5. Методические указания по написанию раздела «Безопасность жизнедеятельности» в выпускных квалификационных работах / С.Н. Лылык, О.И. Турукина. Издательство ДальГАУ.-2011.-45 с.-100 экз.

Размещено на Allbest.ru