 |
Расчет защитного заземления
|
|
|
|
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Корпуса электрических машин и другие нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением, равным:
U 3 = I 3 R 3, (95)
где U 3 -напряжение заземления, В;
I 3 -ток, стекающий в заземление, А;
R 3 -сопротивление стекающего тока, Ом.
Человек, касающийся этого корпуса, попадает под напряжение прикосновения:
U пр = U 3 a 1 a 2, (96)
где U пр - напряжение прикосновения, В;
a 1 - коэффициент напряжения прикосновения;
a 2 - коэффициент напряжения.
Выражение показывает, что чем меньше R 3 и a 1, тем меньше ток через человека, стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования, который находится под напряжением. Таким образом, безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющем малое сопротивление заземления R 3 и малый коэффициент напряжения прикосновения a 1.
Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтрально, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления.
Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунт закладывают специальные шины.
Расчетный ток замыкания на землю – наибольший возможный в данной электроустановке ток замыкания на землю.
|
|
|
В сетях напряжением до 1000 В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А, так как даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной емкости сопротивления фазы относительно земли не бывает менее 100 Ом (½ Z ½>100 Ом). Отсюда ток замыкания на землю в сети напряжением 380 В.
Ih = 
А. (6.4)
В «Правилах безопасной эксплуатации электроустановок» нормируются сопротивления заземления в зависимости от напряжения электроустановки.
В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом.
Цель расчета заземления – определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлители на плане электроустановки, исходя из регламентированных Правилами значений допустимых сопротивлений заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.
Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:
-определяется расчетный ток замыкания на землю, принимаем Ih =11,4 A, что обосновано выше;
-определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента
r расч = r изм × y, (97)
где 
- удельное сопротивление крупнообломочного грунта, Ом;
- климатический коэффициент (климатическая зона 1).
Ом
в) сопротивление естественных заземлителей Re =5,7 Ом;
г) определяется сопротивление искусственного заземлителя, если считать, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и общее их сопротивление не должно превышать норму RU, Ом рассчитываемую по формуле:
(98)
Так как к заземляющему устройству присоединяется корпус оборудования напряжением до 1000 В, сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять двум условиям: 10 Ом 
и 
4 Ом. По первому условию:
|
|
|
=10,96 Ом, принимаем 
4 Ом как наименьшую.
=13,4 Ом
д) сопротивление одиночного вертикального заземлителя:
(99)
где d = 0,035 м - эквивалентный диаметр стержней;
I = 2,5 м - длина стержня;
Н =1,75 м - расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта;
=118,55 Ом
е) предварительно разместив заземлители на плане, определим число вертикальных заземлителей и расстояния между ними, по этим данным определяем коэффициент использования вертикальных стержней 
.
Длина соединительной полосы (шины) равна периметру прямоугольника 3х1 м, т.е. 8 м. Вертикальные стержни размещаются по периметру прямоугольника, всего 4 стержня, 
= 0,66
Сопротивление соединительных полос Rn с учетом коэффициента использования полосы 
= 0,45:
, (100)
где l =16 м - длина шины;
b = 0,1 м - ширина шины;
Н = 1 м - глубина заложения.
=29,8 Ом.
С учетом коэффициента использования полосы 
=66 Ом.
ж) Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней:
, (101)
=16,8 Ом.
з) окончательно определяется число вертикальных стержней:
, (102)
где 
=0,66 – коэффициент использования вертикальных заземлителей
=10,7≈11 шт.
Проведенные расчеты показали, что 11 штук вертикальных стержней обеспечат надежное заземление и предупреждение несчастного случая на участке.
|
|
|
