Расчет защитного заземления оборудования

Системы защиты от поражения электрическим током

 

Для защиты от поражения электрическим током применяют ряд организационных и технических решений [1], в числе которых:

– электрическое разделение сетей;

– электрическая изоляция, контроль и профилактика ее повреждения;

– защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

– применение малых напряжений при работе с ручным инструментом;

– устройство защитного заземления, зануления, защитного отключения;

– применение средств индивидуальной защиты.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам [7].

Замыканием на корпус или, точнее, электрическим замыканием на корпус, называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Оно может быть результатом повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металлические части и т.д.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие указанных выше причин.

Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя – проводников (электродов), соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем (рис. 4.1).

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное.

Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные – находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные стержни, уголки, трубы.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь.

В качестве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей, и другие конструкции.

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления – число, размеры и порядок размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на корпус не превышают допустимых значений.

Рис.4.1. Схема заземляющего устройства

 

 

Для расчета заземления необходимы:

– характеристика электроустановки (тип установки, рабочее напряжение, способы заземления нейтрали трансформатора и генератора);

– план электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования;

– форма и размеры электродов проектируемого группового заземления, глубина их погружения в землю;

– данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где должен быть сооружен заземлитель, климатических условий, при которых производились эти измерения и характеристика климатической зоны (табл. 5.1 – 5.3).

Сечение соединительной полосы рекомендуется принять для всех случаев 40×4 мм. Расстояние между вертикальными электродами принимается равным одной, двум или трем длинам вертикального электрода.

Примерное задание на проектирование:

Рассчитать систему заземления, выполненную с использованием вертикальных труб.

 

Методика расчета защитного заземления [7, 11, 17]

 

1. Определяют тип заземляющего устройства и наибольшее допустимое значение его сопротивления R_д, установленное «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ)/

– для установок до 1000 В:

10 Ом – при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВ∙А;

4 Ом – во всех остальных случаях

– для установок выше 1000 В: 0,5 Ом

2. Определяют расчетное удельное сопротивление грунта:

,                              (4.1)

где – удельное сопротивление грунта, Ом·м (табл. 4.1),

 – коэффициент сезонности, учитывающий возможность изменения сопротивления грунта в течение года, для вертикального электрода (табл. 4.2, 4.3).

3. Определяют сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода в зависимости от конфигурации (табл. 4.4).

Для трубчатого или стержневого электрода:

,                  (4.2)

где – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

и d – длина и диаметр вертикального электрода, м, (для уголка с шириной полки bd=0,95b);

t – расстояние от середины электрода до поверхности земли, м;

,                                 (4.3)

где t₀ – расстояние от вертикального электрода до поверхности земли, м.

Таблица 41