Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения.

2. Сделать расчет защитного заземления в электроустановках до 1000 вольт

3. Ответить на контрольные вопросы.

Общие сведения

Электроустановки— это совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооруже­ниями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Конструкция электроустановок должна удовлетворять требова­ниям ПУЭ в соответствии с ее назначением.

Для обеспечения безопасности не электротехнического и тех­нического персонала, обслуживающего электроустановки, исполь­зуются как отдельные защитные средства и способы, так и их со­четания, т.е. система защиты.

При выборе и расчете соответствующих средств и мер защиты применительно к своему объекту следует исходить из требований стандартов (ГОСТ 12.1.009-2009. ССБТ. «Электробезопасность. Термины и определения»; ГОСТ 12.1.019-2009. ССБТ. «Электробезопас­ность. Общие требования и номенклатура видов защиты»; ГОСТ 12.1.013—2009. ССБТ. «Строительство. Электробезопасность» и др.), а также соответствующих глав Правил устройств электроустано­вок (ПУЭ), Правил эксплуатации электроустановок (ПЭЭ), Пра­вил по технике безопасности (ПТБ).

Защитой от прикосновений к токоведущим частям электроус­тановок является изоляция проводов, ограждения, блокировки и другие защитные средства.

Высокое сопротивление изоляции проводов относительно зем­ли и корпусов электроустановок создает безопасные условия для обслуживающего персонала.

Во время работы электроустановок состояние электрической изоляции ухудшается за счет нагревания, механических повреж­дений, влияния климатических условий и окружающей производ­ственной среды (химически активных веществ и кислот, темпе­ратуры, давления и большой влажности или чрезмерной сухости).

Нормируемые значения сопротивления изоляции в зависимо­сти от назначения электроустановок приведены в ПУЭ, а также в ПЭЭ и ПТБ. Контроль изоляции проводится периодически и по­стоянно с применением специальных устройств.

Ограждения, которые бывают сплошными и сетчатыми, долж­ны быть огнестойкими.

В установках напряжением свыше 1000 В должны строго со­блюдаться допустимые расстояния от токоведущих частей до ог­раждений, которые нормируются ПУЭ.

Блокировка применяется в электроустановках, в которых про­изводятся работы на ограждаемых токоведущих частях. Она авто­матически обеспечивает снятие напряжения с токоведущих час­тей электроустановок при проникновении к ним без санкциони­рованного доступа.

Защитой от напряжения, появившегося на корпусах электро­установок в результате нарушения изоляции, являются защитное заземление, зануление.и защитное отключение.

Для практических работников по ОТ, безусловно, представля­ет интерес методика расчета заземляющих устройств, как одного из множества средств электробезопасности для промышленных предприятий, разработанная Санкт-Петербургским Балтийским государственным техническим университетом, содержание кото­рой приводится ниже.

Защитное заземлениеприменяется в сетях переменного тока с изолированной нейтралью с напряжением до 1000 В и заключает­ся в соединении нетоковедущих металлических частей электроус­тановок с землей. Заземление подключают к электроприемникупосредством заземляющего проводника, поэтому при конструи­ровании оборудования и приборов, питающихся от сетей перемен­ного тока, должны предусматриваться болты, клеммы или винты для заземления. Основным элементом защитного заземления яв­ляется заземляющее устройство. Работники различных специаль­ностей должны знать расчет заземляющих устройств, например,установка различного типа ЭВМ требует индивидуального зазем­ляющего устройства и т.д.

Назначение и принцип устройства защитного заземления. При обслуживании производственного оборудования, использующего электроэнергию, работающие прикасаются к его нетоковедущим металлическим частям. Такой контакт обычно является нормальной операцией. В процессе эксплуатации может происходить повреждение изоляции электрооборудования. Повреждение изоляции, как правило, сопровождается замыканием на корпус электроустановки, т.е. случайным соединением токоведущих частей с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. В результате чего корпус электроустановки, а через него все оборудование и обслуживающий персонал могут оказаться под напряжением, что приводит к поражению электротоком. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции и замыкании на корпус «Правилами устройства электроустановок» предусматривается ряд защитных мер, одним из них является применение защитного заземления. Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциалов, разряд молнии, наведение статического электричества и др.).

Эффективность заземления зависит от его сопротивления, чем меньше сопротивление, тем выше его защитная эффективность. Область применения защитного заземления: В трехфазных трехпроводных сетях напряжения до 1000В переменного тока с изолированной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока, а также в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой обмоток источника тока; В сетях напряжения выше 1000В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или средней точки.В соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» заземлению подлежат:  все электроустановки при напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока при эксплуатации в любых помещениях; наружные электроустановки напряжением 42В и выше переменного тока и 110В и выше постоянного тока, работающих в условиях с повышенной опасностью и в особо опасных условиях; электроустановки любого напряжения, работающие во взрывоопасных помещениях. В заземляющее устройство входит заземлитель (металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом) и заземляющие проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлителем называется металлический проводник или совокупность металлических соединенных между собой проводников, находящихся в соприкосновении с землей. В зависимости от расположения заземлителей по отношению к заземляемому оборудованию заземления бывают выносные (сосредоточенные) и контурные.

Выносное заземляющее устройство располагают за пределами площадки, на которой размещено заземляемое оборудование или сосредотачивают на части этой площадки (Рис.1.).

Контурное заземляющее устройство характеризуется тем, что электроды его заземлителя размещаются по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, а также внутри этой площадки (Рис.2.).

Заземлители могут быть естественными и искусственными.Искусственные заземлители выполняются в виде электродов. По расположению в грунте и по форм электродов заземлители делятся на углубленные, состоящие из полос или круглой стали, укладываемых глубоко на дно котлована горизонтально по периметру фундаментов, вертикальные, состоящие из электродов, в ерхний конец которых заглубляется на 0,5-0,7 м от поверхности земли; в качестве их используют стальные вертикальные заложенные стержни диаметром 10-16 мм, (или отрезки стальных труб, различного диаметра), длиной 3-5 м, а также уголковая сталь длиной 2,5-Зм. горизонтальные (протяженные), состоящие из электродов, применяемых для связи между собой вертикальных заземлителей, соединяемых сваркой. В качестве таких заземлений используется круглая сталь диаметром не менее 10 мм или стальные полосы толщиной не менее 4 мм, сечением 48 мм² . 29 В качестве заземляющих проводников-ответвлений к оборудованию, где по условиям работы не требуются гибкие проводники, применяются медные или алюминиевые проводники. В качестве заземляющих проводников, образующих заземляющую магистраль, применяется полосовая или круглая сталь, сечением порядка 48 мм² .

Порядок расчета защитного заземления

Расчет защитного заземления имеет целью определить основные параметры заземления - число, размеры и размещение одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага в период замыкания фазы на заземленный корпус не превышают допустимых значений.

Способ расчета основан на применении коэффициентов использования проводимости заземлителя, поэтому его называют способом коэффициентов использования. Расчет может быть выполнен как по допустимому сопротивлению растеканию тока заземлителя, так и по допустимому напряжению прикосновения (шага). В настоящее время расчет заземлителей производится в большинстве случаев по допустимому сопротивлению заземлителя. Расчет защитного заземления производится в следующем порядке:

1. .Уточняются исходные данные. - Характеристика электроустановки - тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, способы заземления нейтралей трансформаторов и генераторов и т.п. План электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования. Формы и размеры электродов, а также предполагаемая глубина погружения их в землю. Данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где предполагается сооружение заземлителя и погодных (климатические) условий, при которых производились эти измерения, а также характеристика климатической зоны.

2. Определяется расчетный ток замыкания на землю. - Электроустановки по значению тока замыкания на землю условно делятся на две группы: Установки с большими токами замыкания на землю, в которых однофазный ток замыкания на землю больше 500 А. К ним относятся установки трехфазного тока напряжением 110 кВ и выше с глухозаземленнойнейтралью. Установки с малыми токами замыкания на землю, в которых однофазный ток замыкания на землю не превышает 500 А. К ним относятся установки трехфазного тока напряжением до 35 кВ включительно с изолированной нейтралью.

3. Определяется допустимое сопротивление R_д растеканию тока заземляющего устройства. Наибольшие допустимые значения сопротивления защитного заземления R_д, установленные Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) для любого времени года, составляют: для установок напряжением до 1000 В:10 0м - при суммарной мощности генераторов или трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВА; 4 0м - во всех остальных случаях;

4. Выбирается тип заземлителя и составляется схема заземляющего устройства.

5. Рассчитываются параметры заземлителя

6. По схеме заземлителя определяется суммарную длину горизонтального электрода и количество вертикальных электродов.

7. Для заземлителей, расположенных ниже уровня земли (h =0,7м), по формуле определяется расчетное значение удельного сопротивление грунта

8. По формуле вычисляется расчетное сопротивление одиночного вертикального заземлителя.

Если расчетное сопротивление заземлителя совпадает или меньше допустимого значения, это свидетельствует о том, что все основные параметры принятого нами заземлителя (форма, размеры, размещение электродов в земле и относительно друг друга) выбраны правильно и, следовательно, напряжения прикосновения и шага находятся в допустимых пределах.

Пример расчета

Требуется выполнить расчет защитного заземления.

Напряжение электроустановки- 360В, мощность источника питания сети - свыше 100 кВА, сеть с заземленной нейтралью, форма вертикальных электродов - уголок с шириной полки b = 4 см, длина вертикального электрода l = 2 м, глубина размещения вертикальных электродов h = 0,7 м, отношение расстояний между заземлителями к их длине составляет a/l = 2, размеры контура заземления L₁ = 24 м, L₂ =8 м, форма горизонтального электрода - полоса шириной b=12 мм, грунт торф, характеристика климатической зоны: Средняя многолетняя высшая температура + 15 ºC.

В соответствии с Примечанием к Табл.2 ток замыкания на землю I_з=500 А.

В соответствии с п.3.3 настоящего руководства для установок с напряжением до 1000В и мощностью источника питания сети свыше 100кВА допустимое сопротивление растеканию тока Rд = 4Ом

Тип заземляющего устройства - контурный (размер контура 24х8)

Рассчитаем параметры заземлителя

Суммарная длина горизонтального электрода l_г=2(24+8)=64м. Исходя из рекомендаций Раздела 2 настоящего пособия (расстояние между вертикальными электродами принимают не менее 2,5 - 3,0 м.), примем количество вертикальных электродов n =10 шт.

Расчетное значение удельного сопротивление грунта для вертикального заземлителя:

ρ = ρ_гр · К_п =20 · 2 =40 [Ом · м].

Для горизонтального заземлителя: ρ = ρ_гр · К_п =20 · 7 =140 [Ом · м]

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_в определяется по формуле:

Расчетное сопротивление заземлителя R_з вычисляется по формуле:

Поскольку выполняется условие R_з ≤ R_д, расчет защитного заземления выполнен верно.

Приложение

К оэффициенты использования полосовых заземлителей

Отношение расстояний между заземлителями к их длене		Число стержневых заземлителей n, штук
		2		4		6		10		20		40		60		100
		Заземлители 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		0.78		0.82		0.68		-		-		-
Заземлители размещены по контуру
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

Контрольные вопросы

1. Что такое защитное заземление?

2. Назначение, область применения защитного заземления?

3. Каков порядок расчета защитного заземления?

4. От чего зависит эффективность заземлителя?

5. Что такое Электроустановки?

Практическое задание №3

Тема: Расчёт средств защиты от электромагнитных полей диапазоне от 300 МГц до 300ГГц.

Цель:научится производить расчёт средств защиты от ЭМП

задание