029_МУ_Расчет_защитного_заземления_и_зануления. Методические указания к практическим занятиям

• Название: Методические указания к практическим занятиям
• Дата: 19.05.2019
• Размер: 266.71 Kb.
• Имя файла: 029_МУ_Расчет_защитного_заземления_и_зануления.docx
• Тип: Методические указания; #77744
• страница: 1 из 5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Новосибирский технологический институт

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
Московского государственного университета дизайна и технологии

(НТИ (филиал) «МГУДТ»

Кафедра: “Охрана труда и промышленное строительство”

Методические указания
к практическим занятиям
“Расчет защитного заземления и зануления”
для студентов всех направлений и специальностей
дневной и заочной формы обучения

Новосибирск 2012

Составители:


к.т.н., доц. Тихонова О.В.
ст. преп. Кондрашова О.В.

Рецензент: доцент НГТУ, к.т.н. Бородин А.И.


Работа подготовлена кафедрой ОТПС

Методические указания к практическим занятиям. Новосибирск, изд.
НТИ МГУДТ, 2012. с., 22, илл., 4 . Список литературы 4 названия.


2

1 ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАЩИТНОМ ЗАЗЕМЛЕНИИ

В различных частях электрических установок возможны пробои изоля-ции и замыкания на металлические корпусы двигателей, пускателей, све-тильников, оболочек кабелей, стальных труб проводки и т.п.
Вследствие этого металлические нетоковедущие части оборудования, не находящиеся под напряжением могут оказаться под током и представлять опасность в случае прикосновения к ним людей.
Средством защиты от поражения током при переходе напряжения на не-токоведущие части электроустановок (3) рисунок 1 является защитное зазем-ление.




Рис. 1. Схема защитного заземления:
А, В, С – фазы электросети;
1 – устройство защитного отключения;

2. 
   – автоматические выключатели;
   

2. 
   – электрооборудование;
   

2. 
   – заземляющий проводник;
   

2. 
   - заземлитель.
   

3

Защитное заземление – это заземление частей электроустановок с целью обеспечения электробезопасности. Защитное заземление применяют в элек-троустановках до 1 кВ переменного тока с изолированной нейтралью в трёх-фазных трёхпроводных сетях с изолированным выводом однофазного тока, а также в электроустановках постоянного тока с изолированной средней точ-кой при повышенных требованиях безопасности (сырые помещения, пере-движные установки, торфяные разработки, подземные работы и др.). В таких электроустановках применяют защитное заземление в сочетании с контролем изоляции сети и защитным отключением. Питание электроустановок в таких условиях рекомендуют выполнять короткими кабельными или воздушными линиями, для которых емкостные токи незначительны. В соответствии с «Правилами устройств электроустановок» /1/ сопротивление заземляющего устройства (совокупность заземлителя и заземляющих проводников) должно быть:
- в установках до 1000 В с изолированной нейтралью – 4 Ом. При номи-нальных мощностях трансформаторов 100 кВ*А и менее – не более 10 Ом;
- в установках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью выполняется ра-бочее заземление – 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В. При удельном сопротивлении грунта  более 10 Ом  м ука-
занные значения сопротивлений увеличивают в отношении ^₁₀₀ , но не более десятикратного [1].




Различают два вида заземляющих устройств: контурное и выносное. Контурное устройство в виде отдельных заземлителей, размещаемых по пе-риметру (контуру) площадки с заземляемым оборудованием, применяется на открытых подстанциях и других установках напряжением свыше 1000 В.
Выносное заземление состоит из заземлителя 1(рис.2) и магистрали (за-земляющих проводников) 2. Заземляемое оборудование 3 находится вне поля растекания электрического тока, так как заземлитель 1 вынесен за пределы площадки с оборудованием 3.

4

Рис. 2. Схема выносного заземления
В качестве искусственных заземлителей применяют стальные уголки, забиваемые в землю вертикально, или стальные некондиционные трубы, толщина стенок не менее 3,5 мм и длина 2,5 – 3 м. Их забивают вертикально в землю на расстоянии 2,5 – 3 м друг от друга и более. Диаметр трубы не ока-зывает особого влияния на величину сопротивления растеканию; чаще всего берут трубы с наружным диаметром 6 см (рис. 3).



5
Рис. 3. Схема заземляющего устройства
Широкое применение находят углубленные прутковые заземлители из круглой стали диаметром 12 – 14 мм, длиной до 5 м и более, ввертываемые в
грунт с помощью электрифицированного ручного заглубителя. При исполь-зовании углубленных прутковых заземлителей снижают расход металла и за-траты труда по устройству заземления.
Прутковые заземлители, а также отрезки стальных уголков, используе-мые для заземления, наиболее выгодны, так как с их помощью можно дос-тичь более глубоких слоев земли при значительно меньшем объеме земляных работ. Глубокая же закладка необходима для создания контакта со слоями почвы, не подверженными промерзанию или высыханию.
Для связи уголков и труб между собой применяют стальные полосы (ленты). Толщина их должна быть не менее 4 мм, а площадь поперечного се-чения не менее 48 мм² для установок до 1000 В и 100 мм² – для установок выше 1000 В.
Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников приве-дены в табл. 1.
Таблица 1
Наименьшие размеры стальных заземлителей и заземляющих проводников

Наименование и форма	В зданиях	В наружных	В земле
		установках
Круглые диаметром, мм	5	6	10
Прямоугольные:
сечение, мм2	24	48	100
толщина, мм	3	4	4
Угловая сталь, толщина полок, мм	2	2,5	4
Газопроводные трубы, толщина сте-	2,5	2,5	3,5
нок, мм

6

2 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Расчет заземления производим следующим образом:
по экспериментальным данным определяем характер грунта, в котором предполагается заложить заземляющее устройство, и удельное сопротивле-ние грунта (табл. 2)[2].

					Таблица 2
	Электрическое сопротивление грунтов
Вид грунта		Удельное электрическое сопротивление, Ом  м
		Пределы колеба-	При влажности 10 – 20 %
		ний
Глина		8	– 70	40
Суглинок		40	– 150	100
Песок		400		– 700	700
Супесок		150		– 400	300
Торф		10	– 30	20
Чернозем		9	– 53	20
Каменистый		500		– 800	–

Сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности (табл. 3,4) для вертикальных стержней, Ом  м ,

• 
  _о.с.   _В  _о ,
  

где  _В – коэффициент сезонности; _о – удельное сопротивление грунта; задаемся длиной вертикальных электродов (стержней) из условия: для

ручной забивки до 3 м, для виброзабивки – до 5 м;
сопротивление растеканию тока одиночного стержня, Ом, (см. рис. 3),
R_c(_o.c. 2   l_c ){ln(2  l_c / d )  0,5 ln[(4  t  l_c ) / (4  t  l_c )]} ,
где l_c – длина стержня, м; d – диаметр стержня из труб или приведенный диаметр для стержней из другого проката, м; t = H + (1/2)  l_c – расстояние от поверхности земли до середины стержня, м; Н – расстояние от поверхности земли до верха стержня (глубина заложения стержня), м;
7
предварительное количество заземлителей, шт.,
n_пр_с R_c/ R_з,
где R₃ – сопротивление растеканию тока заземляющего устройства в со-ответствии с ПУЭ /1/; ηс – коэффициент использования вертикальных стерж-ней; исходя из условия заложения заземляющего устройства (размеры пло-щадки, размещение стержней по контуру или в ряд) находим длину соедини-тельной полосы, м.:
при расположении в ряд

		ln = 1,05  (n 1)  ;
	при расположении по контору
		ln = 1,5  n  ,
	где  – расстояние между стержнями;
	удельное сопротивление грунта с учетом сезонности для соединительной
полосы (табл. 3), Ом  м ,	ρс.п. = ψг. · ρо
						Таблица 3
		Коэффициент сезонности
	Климатическая	Значения коэффициентов сезонности при влажности
	зона	повышенной		нормальной		малой
	Вертикальный электрод длиной до 3 м
	1	1,9		1,7		1,5
	2	1,7		1,5		1,3
	3	1,5		1,3		1,2
	4	1,3		1,1		1,0
	Вертикальный электрод длиной 4 – 5 м
	1	1,5		1,4		1,3
	2	1,4		1,3		1,2
	3	1,3		1,2		1,1
	4	1,2		1,1		1,0
	Горизонтальный электрод длиной до 50 м
	1	7,2		4,5		3,6
	2	4,8		3,0		2,4
	3	3,2		2,0		1,6
	4	2,2		1,4		1,12

8

Таблица 4
Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности ψ

Характеристики климатиче-		Климатические зоны
ских зон	I		II	III	IV
Средняя многолетняя низшая	От -20 до -		От -14 до	От -10 до	От 0 до
температура (январь), ˚С	15		-10	0	+5
Средняя многолетняя высшая	От +16 до		От +18 до	От +22 до	От +24
температура (июль), ˚С	+18		+22	+24	до +26
Среднегодовое количество
осадков, см	40		50	50	30-50
Продолжительность замерза-
ния вод, дни	190-170		150	100	0

Сопротивление растеканию тока соединительной полосы, Ом,
R_П(_с.п. 2   l_n )[l_n (2  l_n² ) /(b  H )] ,
где l_n – длина полосы, м; b – ширина полосы, м;
по табл. 5 определим коэффициент использования (взаимного экраниро-вания) вертикальных стержней (_с ) и по табл. 6 – коэффициент использова-ния соединительной полосы (_П ) ;

Таблица 5
Коэффициенты использования вертикальных стержней

Число	Отношение расстояния между заземлителями к их длине ( / lc ) при
стержней			размещении
	1	2	3	1	2		3
		в ряд			по контору
2	0,85	0,91	0,94	-	-		-
4	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78		0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61	0,73		0,8
10	0,59	0,74	0,81	0,55	0,68		0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63		0,71
40				0,41	0,58		0,66
60				0,39	0,55		0,64
100				0,36	0,52		0,62
			9

Таблица 6
Коэффициенты использования горизонтальных полосовых заземлителей

Отношение				Число стержневых заземлителей
 / lc	2	4		6	10	20		40	60	100
			Стержни размещены в ряд
1	0,85	0,77		0,72	0,62	0,42
2	0,94	0,89		0,84	0,75	0,56
3	0,96	0,92		0,88	0,82	0,68
		Стержни размещены по контуру
1	–	0,45		0,4	0,34	0,27		0,22	0,2	0,19
2	–	0,55		0,48	0,4	0,32		0,29	0,26	0,23
3	–	0,7		0,64	0,56	0,45		0,39	0,36	0,33

результирующее сопротивление заземляющего устройства, Ом,
R_з.у.(R_c R_п) / [(R_c_п)(R_п n_пр_с)] R₃
Если это условие соблюдается, то уточним количество стержней n

• 
  (n_пр _с ) /_с , коэффициенты использования стержней и полосы и окончатель-
  

но определим результирующее сопротивление заземляющего устройства R_з.у.. Более экономичный расчет дает метод, по которому выполняются расче-ты по пп. 1–8 (см. пример задачи ниже), а затем определяют требуемое со-
противление группы стержней за вычетом сопротивления соединительной полосы по формуле:
R_г.с. R₃ R_П/ (R_П R₃_c),
где R_г.с. – требуемое сопротивление группы стержней, Ом.
Тогда количество стержней, шт.,

14. 
    = R_с /(R_г.с. _c ) .
    

Расстояние от системы заземления до здания L=0,6·Rз.у.