2020-04-20
202
Продолжительность проведения – 2 часа
Цель: Научиться рассчитывать количество заземлителей в выносном заземляющем устройстве, исходя из нормируемого сопротивления заземления.
Перечень используемого оборудования
· калькулятор
Литература
2.1 Девисилов В. А. Охрана труда: Учебник. – 5-е изд., испр и доп.- М.: ФОРУМ, 2013
Общие сведения
Одним из способов защиты от поражения электрическим током при пробое или замыкании на корпус является устройство защитного заземления.
Действие защитного заземления заключается в том, что оно снижает напряжение между корпусом оборудования, оказавшимся под напряжением и землей до безопасной величины.
Защитное заземление – преднамеренное соединение с землей корпусов электрооборудования. Состоит из заземлителей, имеющих хороший контакт с землей и заземляющих проводников, соединяющих электрическое оборудование и заземлители.
В качестве заземлителей могут использоваться металлические трубы, прутки, уголки и т.д. Для уменьшения влияния сезонного колебания проводимости верхних слоев грунта на сопротивление заземления, заземлители забивают в землю на глубину h=0,5-1,5 м. от поверхности грунта до верхнего конца трубы (рисунок 1).
Устройство защитного заземления состоит из магистрали заземления и заземлителей, находящихся в земле и обеспечивающих надёжное соединение с землёй металлических корпусов электроустановок (рисунок 2).
Корпуса электроустановок, которые подлежат заземлению, присоединяются к магистрали заземления посредством болтового соединения или сварочного. Стальные заземлители должны быть очищены от краски, масла и изолирующих веществ.
На электрических установках напряжением до 1000 В одиночные заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм2 Для уменьшения экранирования рекомендуется одиночные заземлители располагать на расстоянии не менее 2,5…3м один от другого.
Рисунок1. Расположение заземлителей в грунте.
Рисунок 2 Заземляющее устройство
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на электрических установках напряжением до 1000 В допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз равно не более 4 Ом.
4 Вопросы допуска
4.1 Назначение защитного заземления.
4.2 Принцип действия защитного заземления.
4.3 Устройство выносного и контурного защитного заземления.
Задание
Рассчитать защитное заземление, осуществляемое с помощью стальных труб, закопанных в землю на некоторую глубину и расположенных в ряд. Между собой заземлители соединяются с помощью полосовой стали толщиной b=5 мм и сечением 50 мм2. Глубина заложения соединительной полосы h1 = 50 см.
Данные для расчета взять из таблицы №1.
Таблица 1 Варианты задания
| Номер варианта | Длина труб l, м | Диаметр труб d, см | Глубина заложения труб h, м | Вид грунта | Удельное сопротивление грунта r, Ом*см | Расстояние между одиночными заземлителя ми а, м. |
| 1 | 2 | 5 | 0,5 | Суглинок | 10*103 | 4 |
| 2 | 2,5 | 5 | 1 | Суглинок | 10*103 | 5 |
| 3 | 1,5 | 5 | 1,5 | Чернозем | 20*103 | 4,5 |
| 4 | 2 | 5 | 0,5 | Чернозем | 20*103 | 4 |
| 5 | 2,5 | 5 | 1 | Глина | 4*103 | 5 |
| 6 | 1,5 | 5 | 1,5 | Глина | 4*103 | 4,5 |
| 7 | 2 | 5 | 0,5 | Влажный песок | 70*103 | 4 |
| 8 | 2,5 | 5 | 1 | Влажный песок | 70*103 | 5 |
| 9 | 2 | 5 | 1,5 | Каменистая глина | 10*103 | 4 |
| 10 | 2 | 5 | 1 | Каменистая глина | 10*103 | 6 |
Внимание! Длину, диаметр, глубину заложения труб и расстояние между одиночными заземлителями подставлять в формулы в сантиметрах.
6 Методические указания по решению задачи
6.1 Сопротивление одиночного заземлителя забитого в землю на глубину
h # 0
R0 = (0.366 r / l) * (lg(2 l / d)+1/2 lg(4t+ l)/(4t- l)), Ом (ф. 1)
где, r – удельное сопротивление грунта, Ом*см; l – длина трубы, см;
d – диаметр трубы, см; h – глубина заложения трубы, см; t – расстояние от поверхности земли до середины трубы определить по формуле 2
t = h + (l / 2), см (ф.2)
6.2 Необходимое количество заземлителей для получения требуемого сопротивления заземления Rз, = 4Ом
n = R0 / Rзаз*ηтр, (ф.3)
где: ηтр - коэффициент использования трубчатых заземлителей. Его значение находится в зависимости от количества заземлителей n пределах ηтр = 0,4 - 0,98. Принимаем ηтр = 0,85.
6.3 Трубчатые заземлители соединяются полосовой сталью.
Длина соединительной полосы.
ln= (n- 1)* a, см (ф.4)
6.4 Сопротивление соединительной полосы
Rn = 0,366( r / lп) / (lg((ln)2/0,5*b* h1), Ом (ф.5)
где, h1 - глубина заложения соединительной полосы. h1 = 50 см
6.5 Общее сопротивление заземляющего устройства
R = (R0 *Rn) / (R0* ηn + n Rn ηтр), Ом (ф.6)
Коэффициенты экранирования η n и η тр находим по таблице 2 для отношения a / l и количества заземлителей n
a- расстояние между одиночными заземлителями а = 5 м
6.6 Вывод
Таблица 2 Коэффициент использования трубчатых заземлителей ηтр и соединительной полосы ηn
| Отношение a / l | При размещении заземлителей в ряд | При размещении заземлителей по контуру
| ||||
| Количество заземлителей n | ηтр | ηn | Количество заземлителей n | ηтр | ηn | |
|
1 | 2 | 0,85 | 0,8 | 3 | 0,75 | 0,50 |
| 3 | 0,8 | 0,8 | 4 | 0,65 | 0,45 | |
| 5 | 0,7 | 0,75 | 6 | 0,60 | 0,40 | |
| 10 | 0,6 | 0,62 | 10 | 0,55 | 0,35 | |
| 20 | 0,48 | 0,42 | 20 | 0,50 | 0,25 | |
|
2 | 2 | 0,90 | 0,90 | 3 | 0,8 | 0,8 |
| 3 | 0,85 | 0,90 | 4 | 0,75 | 055 | |
| 5 | 0,8 | 0,85 | 6 | 0,7 | 0,50 | |
| 10 | 0,75 | 0,75 | 10 | 0,66 | 0,40 | |
| 20 | 0,65 | 0,65 | 20 | 0,61 | 0,30 | |
|
3 | 2 | 0,95 | 0,95 | 3 | 090 | 0,75 |
| 3 | 0,90 | 0,90 | 4 | 0,85 | 0,7 | |
| 5 | 0,85 | 0,85 | 6 | 0,8 | 0,65 | |
| 10 | 0,81 | 0,82 | 10 | 0,75 | 0,55 | |
| 20 | 0,76 | 0,68 | ||||
Содержание отчёта
7.1 Номер и название работы
7.2 Цель работы
7.3 Задание
7.4 Исходные данные
7.5 Расчёт выносного защитного заземления по методике, изложенной в п.6
7.6 Вывод
7.7 Ответы на контрольные вопросы
8 Контрольные вопросы
1. Что используют в качестве заземлителей?
2. Почему заземлители забивают в землю на определенную глубину?
3. В каких случаях вместо одиночного заземлителя используют несколько параллельно соединенных заземлителей?
4. Чему должно быть равно сопротивление защитного заземления?
