Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ



Защитное заземление- преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением. Главное назначение заземления – понизить потенциал на корпусе электрооборудования до безопасной величины.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и соединительной полосы. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления, и естественные(находящиеся в земле металлические конструкции и коммуникации другого назначения).

В зависимости от места размещения различают выносные и контурные заземляющие устройства.

Выносное заземляющее устройство применяют при невозможности размещения заземлителя на защищаемой территории; при высоком сопротивлении земли на этой территории; наличии на сравнительно небольшом удалении мест с повышенной проводимостью, при рассредоточенном размещении заземляемого оборудования; в местах, где возможно пропитка земли нефтью, маслами и т.п.

Контурное заземляющее устройство применяют в случае, когда необходимо выровнять потенциал на защищаемой территории и тем самым уменьшить напряжение прикосновения и шага до допустимых значений.

Цель расчетазащитного заземления заключается в определении основных параметров заземления (число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников), при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы не превышают до допустимых значений.

При расчете защитного заземления необходимо определить тип и слойность грунта, сезонные изменения сопротивления растекания грунту (промерзание, высыхание и т.п.), типа электрода заземлителя (форма, размеры), из которого предполагается соорудить проектируемый групповой заземлитель, размещение электродов (расстояние, конфигурация), возможность использования естественных заземлителей и др.

Расчетный ток замыкания на землю IЗи предельная величина сопротивления заземления rЗ определяются в зависимости от напряжения, режима нейтрали, мощности электроустановки.

Расчетный ток замыкания на землюIЗ – наибольший возможный в данной электроустановке ток замыкания на землю. В сетях напряжением до 1000 Вток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А.

Сопротивление заземления rЗ нормируется в зависимости от напряжения электроустановки (таблица 1).

 

 

Таблица 1 Нормировочные значения сопротивление заземления rЗ

Напряжение электроустановки, В Ток IЗ,, А Сопротивление заземления rЗ, Ом Условия применения
до 1000   Суммарная мощность источников-трансформаторов, генераторов, подключенных к сети Р> 100кВ*А
Р<100кВ*А
Выше 1000 >500 0,5 Распредустройства и сети с заземленной нейтралью напряжением U>110кВ
Выше 1000 <500 rЗ £250/IЗ , но не более 10 Ом Сети с изолированной нейтралью напряжением U=3, 6, 10, 20, 35 кВ
Одновременное использование электроустановок с U>1кВ и U<1кВ   rЗ £150/IЗ, ,но не более 4 (10 Ом) -

 



Расчетное удельное сопротивление грунта определяется с учетом климатического коэффициента y (таблица 2):

, (1)

где y1 принимается при большой влажности;y2 – при средней влажности грунта; y3 – при сухом грунте.

 

Таблица 2 – Значения расчетных климатических коэффициентов сопротивления грунта

№ п/п Грунт Глубина заложения, м y1 y2 y3
Песок 0-2 2,4 1,56 1,2
Глина 0-2 2,4 1,36 1,2
Торф 0,2 1,4 1,1
Суглинок 0,8-3,8 1,5 1,4
Садовая земля до глубины 0.6 м, ниже - глина 0-3 - 1,32 1,2
Известняк 0-2 2,5 1,51 1,2

 

Сопротивление естественных заземлителей RE рассчитывается (формулы для расчета сведены в таблицу 4) или принимается равным заданному значению (по данным измерения).

Сопротивление искусственного заземлителя определяется при условии, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и общее их сопротивление не должно превышать норму rЗ, то есть

 

, (2)

 

Сопротивление одного вертикального заземлителя RВ определяется с учетом расчетного удельного сопротивления грунта rрасч. по формулам табл.4 .



Ориентировочное количество пвертикаль­ных электродов можно определить с неко­торым избытком следующим образом. Пред­варительно находят произведение коэффи­циента использования вертикальных элек­тродов ηв на их количествоп по формуле:

ηв×п = RB/RИ (3)

а затем по табл. 3 определяют количество вертикальных элек­тродов п. Не указанные в таблице значе­ния пнаходят методом интерполяции. По­лученные значения округляют в меньшую сторону до целых чисел.

 

Таблица 3 – Коэффициент использованияhВ вертикальных электродов без учета влияния полосы связи

a/l* При размещении в ряд При размещении по контуру
ηв×п п ηв ηв×п п ηв
    1,70 2,34 2,92 3,50 3,90 5,90 8,10 9,60 0,85 0,78 0,73 0,70 0,65 0,59 0,54 0,48 2,76 3,66 5,50 9,40 16,40 23,40 36,00 - - 0,69 0,61 0,55 0,47 0,41 0,39 0,36 -
    1,82 2,61 3,32 4,05 4,62 7,40 10,50 13,40 0,91 0,87 0,83 0,81 0,77 0,74 0,70 0,67 3,12 4,38 6,80 12,60 23,20 33,00 52,00 - - 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52 -
  1,88 2,73 3,56 4,35 5,10 8,10 11,70 15,20 0,94 0,91 0,89 0,87 0,85 0,81 0,78 0,76 3,40 4,80 7,60 14,20 26,40 38,40 62,00 - - 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62 -

*Примечание. Вертикальные электроды располагают в ряд или по контуру. Расстояниеамежду сосед­ними вертикальными электродами (если по­зволяют размеры отведенной под заземлитель площадки) рекомендуется брать не менее 2,5 м. Для заземлителей, располо­женных в ряд, отношение ак длине lвер­тикального электрода предпочтительно вы­бирать равным 2-3, а при расположении электродов по контуру – равным 3.

Сопротивление соединительных полос определяют по одной из формул из табл. 4 с учетом коэффициента использования полосы hг (значения приведены в таблице 5). При этом длину горизонтального проводника находим по формулам:

o при расположении электродов в ряд Lг = 1,05×(n-1)×a

o при расположении электродов по контуру Lг = 1,05×n×a. (4)

Результирующее сопротивление, Ом, искусственного группового заземлителя определяется по формуле:

 

R`и =RвRг/(Rвηг+Rгηвn), (5)

 

Где ηгиηв – коэффициенты использования горизонтального и вертикального электродов, значения которых указаны в табл. 3 и 5.

Полученное значение сопротивления ине должно превышать значение Rи, полученное по формуле 2. В то же время сопротивление и не должно быть значительно меньше предельно допустимого во избежание неоправданно больших затрат на сооружение заземляющего устройства.

Если результаты расчета не удовлетворяют установленным ограничениям, то изменяют параметры заземлителя, и расчет повторяют заново.

 

Таблица 4 – Формулы для вычисления сопротивления одиночных заземлителей растеканию тока в грунте

Тип заземлителя Схема Формула Дополнительные условия
Трубчатый или стержневой у поверхности грунта l>>d
  То же в земле
d
H0

  Н = Н0 + ½ l  
Протяженный круглого сечения (труба, кабель) на поверхности грунта     l>>d
Протяженный круглого сечения в грунте        
l
 
Протяженный полосовой на поверхности грунта

     
Протяженный- полоса в грунте
 
 

 

 


b

   

 

Таблица 5 – Коэффициент использования hг горизонтального полосового электрода (полосы связи), соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя

 

Отношение расстояний между электродами к их длине Число вертикальных электродов
вертикальные электроды размещены в ряд
0,85 0,77 0,72 0,62 0,42 0,21 0,2
0,94 0,80 0,84 0,75 0,56 0,36 0,27
0,96 0,92 0,88 0,82 0,68 0,49 0,36
вертикальные электроды размещены по контуру
- 0,45 0,4 0,34 0,27 0,21 0,2
- 0,55 0,48 0,40 0,32 0,28 0,27
- 0,77 0,64 0,56 0,45 0,37 0,36
                           

Пример

Условие задачи. Рассчитать систему защиты заземлением от поражения электрических током на машиностроительном заводе. Заземлению подлежит оборудование с суммарной мощностью 150 кВ·А. Грунт - сухая глина.

В качестве вертикальных стержней предполагается применить стержни длиной l=2,5 м и диаметром сечения d=18 мм, в качестве соединительной полосы – стальной кабель диаметром 20 мм. Имеются естественные заземлители с сопротивлением растеканию RE= 8 Ом. Глубина заложения контура заземления H0=0,3м. Ток замыкания на землю принять равным 10 А, значение сопротивления грунта rИЗМ = 75 Ом×м.

Решение.

1. Так как к заземляющему устройству присоединяются корпуса оборудования с суммарной мощностью Р>100кВ·А, его сопротивление должно удовлетворять условию r3<4 Ом (табл.1).

2. Определяем расчетное удельное сопротивление грунта по формуле (1), где y3 =1,2 – климатический коэффициент при сухом грунте (принимается по данным табл.2), т.е.

 

= 75×1,2=90 Ом ×м.

 

3. Определяем сопротивление искусственного заземлителя с учетом выполнения условия r3<4 Ом по формуле (2):

 

.

 

4. Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя по типовой формуле (табл.4)

 

= 90/(2∙π∙2,5) ∙ln((4∙2,5)/0,018) = 36,2 Ом

 

5. По формуле (3) определяем ηв×п =36,2/8 = 4,52

Выбираем расположение вертикальных заземлителей в ряд сηв×п= 4,62 по табл. 3, при этом п =6; ηв =0,77; a/l = 2. Отсюдаa = 5 м.

6. По формуле (4) Lг = 1,05×(6-1)∙5 = 26,25 м

7. Рассчитаем сопротивление горизонтального заземлителя по формуле из табл. 4, подставив полученную длину горизонтального заземлителя в п. 6:

 

= 90/(2×π×26,25)∙ = 6,37 Ом.

 

При этом подставляем ηг= 0,84 по табл. 5.

8. По формуле (5) определяем:

 

R`и =36,2∙6,37/(36,2∙0,8 + 6,37∙0,77∙ 6)= 3,85 Ом

 

9. Сравниваем R`и и Rи получаем, что 3,85<8, поэтому условие выполняется, заземление рассчитано.

 

Задание:

Рассчитать систему защиты заземлением от поражения электрических током на механосборочном участке. Заземляющее устройство – выносное. Ток замыкания на землю принять равным 10 А. Материал заземлителя – сталь.

Исходные данные для решения задач (см. табл. 6):

1. суммарная мощность подключенного к сети оборудования - Р, кВ·А;

2. характеристика грунта: типгрунта – определяется номером соответствующего пункта из таблицы 2; влажность грунта – соответствует одному из следующих условий: а - большая влажность; б -средняя влажность; в - сухой грунт;

удельное сопротивление (измерялось при сухом грунте) - rИЗМ, Ом×м.

3. в качестве вертикальных стержней предполагается применить стержни длиной - l м и диаметром сечения - d, мм,

4. в качестве соединительной полосы применять:

– стальную шину шириной -b, мм;

– кабель, диаметром -dП, мм;

5. имеются естественные заземлители с сопротивлением растеканию – RE, Ом.

6. глубина заложения контура заземления - H0, м.


 

 

Варианты   в   2,5     - 0,5
  в   3,0     - 0,2
  б   2,0     - 5,0 0,5
  а   1,8     - 5,6 0,5
  б   2,0     - 5,5 0,5
  б   2,0     - 10,0 1,0
  а   2,5     - 9,1 0,7
  в   1,8     - 17,4 0,6
  б   2,5     - 5,2 0,5
  в   2,5     - 0,6
Исходные данные Р, кВ∙А Грунт: тип влажность ρизм, Ом∙м Стержни: l, м d, мм Соединительная полоса: кабель, dп, мм шина, bп. мм RЕ, Ом Н0, м
п/п

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!