Практикумы+№+1-5. Практическая работа Расчет искусственного освещения производственного помещения

• Название: Практическая работа Расчет искусственного освещения производственного помещения
• Дата: 07.04.2022
• Размер: 2.02 Mb.
• Имя файла: Практикумы+№+1-5.doc
• Тип: Практическая работа; #452616
• страница: 2 из 12

Практическая работа № 2. Расчет защитного заземления

Защитное заземление – наиболее распространенная, весьма эффективная и простая мера защиты от поражения током. Она достигается созданием между корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения с достаточно малым сопротивлением, и в случае, если работник прикоснется к установке, оказавшейся под напряжением ток,проходящий через организм человека будет пропорционален сопротивлению защитного заземления. Поэтому сопротивление защитного заземления необходимо точно рассчитать.


Рисунок 2.1 – Принципиальная схема защитного заземления
Расчет защитного заземления имеет целью определить необходимое чис­ло вертикальных электродов при принятых их размерах и размещении на плане электроустановки,длину соединительной полосы, исходя из условия, что об­щее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не превысит допустимых ПУЭ значений.

Допустимые значения сопротивления защитного заземления (согласно ПУЭ) представлены в таблице2.1. Как видно, чем больше опасность электроустановки, тем жестче требования к защитному заземлению.
Таблица 2.1– Допустимые значения сопротивления защитного заземления

Характеристика электроустановок	Наибольшие допустимые значения сопротивления R3, Ом
Электроустановки напряжением до 1 кВ сети с изолированной нейтралью	R3≤4,0
То же при суммарной мощности питающих генераторов или трансформаторов не более 100	R3≤10,0
Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с большими токами замыкания на землю (I3 ≥ 500А)	R3≤0,5
Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с большими токами замыкания на землю (I3< 500А)	RЗ= 250/I3 но не более 10
При одновременном использовании заземлителей для электроустановок до и выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью	RЗ= 250/I3 ≤ 10

Рассмотрим пример расчета защитного заземления. Для расчета вам даны следующие исходные данные.

1) характеристика электроустановки – рабочее напряжение, мощность питающих трансформаторов, расчетный ток заземления на землю;

2) форма и размеры вертикальных электродов, глубина их погружения в землю, размеры соединительной полосы и план размещения заземлителей;

3) удельное сопротивление грунта на участке, где будут установлены электроды, а также климатическая зона района.

На основании исходных данных, и в соответствии с требованиями ПУЭ, определяется допустимое нормативное сопротивление заземляющего устройства.

В рассматриваемом примере величина защитного заземления не должна превышать 10 Ом. Это значение необходимо для контроля правильности проведения расчета. С ним надо будет сравнивать полученное при расчете значение и повторять расчет до тех пор, пока данное условие не будет выполнено. Необходимо понимать, что с этим значением сравнивается сопротивление всей заземляющей конструкции, состоящей из вертикальных электродов и соединительной полосы.Поэтому сначала определяется расчетное значение удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов и горизонтальной соединительной полосы по данным формулам:



где _{ } удельное сопротивление грунта;

ψ_в, ψ_г – коэффициенты сезонности, учитывающие климатическую зону.

Подставляемые в них значения удельного сопротивления грунта будет одинаковым и для вертикальных электродов и для соединительной полосы, т.к. принимается в зависимости от типа грунта, а коэффициенты сезонности, будьте внимательны, уже будут различаться, т.к. учитывают климатическую зону и следовательно глубину промерзания и по разному влияют на сопротивление горизонтальной полосы, которая лежит на поверхности земли или не значительно заглублена и вертикальных электродов, которые уходят в землю на несколько метров.

Коэффициент сезонности и удельное сопротивление грунта приведены в исходных данных. Рекомендуется брать усредненное значение из диапазона предлагаемых величин.

В нашем примере для грунта глины и второй климатической зоны расчетное значение удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов составить 72 Ом/м, а для горизонтальной соединительной полосы – 140 Ом/м, тип грунта – глина (_{ }= 40 Ом×м), вторая климатическая зона _{ } = 1,8 и _{ }=3,5)



Далее необходимо рассчитать сопротивление одиночного заземлителя по соответствующей формуле в зависимости от глубины заложения.
Таблица 2.2 – Выбор формулы для расчета сопротивления одиночного заземлителя в зависимости от типа заземлителя

Тип заземлителя	Схема	Расчетные формулы	Условия применения
Стержневой круглого сечения (труба) или уголковый у поверхности земли			l>>d для уголка шириной b, d = 0,95b
То же в земле			l>d t0 ≥ 0,5 м t=t0 + 0,5l

В нашем примере, так как электрод не заглублен сопротивление одиночного заземлителя рассчитываем по первой формуле. Подставляем в нее расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных электродов, длину и диаметр электрода и получаем





Полученное значение делим на нормативное сопротивление заземления, определенное на первом этапе и определяем в первом приближении необходимое количество вертикальных электродов. Если число не целое, то оно округляется в большую сторону.


Рисунок 2.2 – Необходимого количества вертикальных электродов


В нашем примере это будет 3.

Далее находим коэффициент использования η_в вертикальных электродов для найденного в первом приближении числа электродов с учетом расположения электродов и отношения расстояния между электродами к их длине (таблица 2.3).
Таблица2.3 – Нахождение коэффициента использования η_ввертикальных электродов

Число заземлителей	Отношение расстояния между электродами к их длине
	Электроды размещены в ряд			Электроды размещены по контуру
	1	2	3	1	2	3
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	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56	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

В нашем примере получилось 3 вертикальных электрода, а по заданию электроды размещены в ряд на расстоянии 4 м и длина каждого электрода 2 м. Получаем отношение расстояния к длине, равное:4:2= 2.

Коэффициента использования η_ввертикальных электродов – 0,87, так как промежуточные значения нужно интерполировать.

С учетом коэффициента использования вертикальных электродов определяется сопротивление группы вертикальных электродов. Все значения для этой формулы мы уже рассчитали



Подставляем их в формулу и получаем



Далее определяется длина горизонтальной соединительной полосы L_n.Если электроды по заданию расположены:

– по контуру

_{ };

– если в ряд



где _{ } – расстояние между вертикальными электродами, м.

В нашем случае длина соединительной полосы составит 8,4 м.



Аналогично вычисляется сопротивление растеканию тока соединительной полосы R¹_n.
Таблица 2.4 – Расчетные формулы в зависимости от типа заземления

Тип заземления	Схема	Расчетные формулы	Условия применения
Протяженная полоса или круглая сталь на поверхности земли			 >>d
То же в земле			 >>d
			 >>4t

В нашем случае принимаем вот эту формулу:



Подставляем в нее расчетное значение удельного сопротивления грунта для горизонтальной полосы и ее длину, получаем



Далее находится коэффициент использования η_г горизонтальной соединительной полосы для найденного числа n₁ электродов (таблица 2.5). Все делается аналогично, как делали для вертикальных электродов, т.е. с учетом отношения расстояния между электродами к их длине и учетом размещения электродов.
Таблица2.5 – Коэффициент использования η_г горизонтальной соединительной полосы для найденного числа n₁ электродов

Отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальные электроды размещены по корпусу
1	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Для нашего случая коэффициент использования горизонтальной полосы равен 0,87. Вычисляется сопротивление соединительной полосы с учетом коэффициента использования:





Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства равно 8,95 Ом.

Сравнивается вычисленное значение сопротивления заземляющего устройства с допустимой величиной R₃. Если сопротивление заземляющего устройства меньше нормативного, то расчет выполнен верно и заземление будет выполнять надежную защиту с полученным числом электродов. В противном случае надо увеличить число электродов на несколько штук и повторить расчет.

В нашем примере условие выполняется 8,95<10 Ом. Условие электробезопасности выполнено, соответствует ПУЭ.

Если имеет место превышение R_зу> R₃, то методом последовательного увеличения числа электродов и повторения расчета каждый раз добиваются того, чтобы сопротивление заземляющего устройства стало соответствовать требованиям ПУЭ.