6.3. Примеры расчета

Дано: Рассчитать сопротивление защитного заземления для электропитающей установки мощностью 35 кВт, распределяющего энергию напряжением 380/220 В. Электропитающая установка размещена на первом этаже производственного здания, имеющего металлические конструкции, имеющего хороший контакт с землей. Желательно, чтобы заземляющее устройство включало в себя естественные заземлители, сопротивление растеканию тока, которых R_c = 20 Ом.

Здание имеет периметр 70 м. Грунт - суглинок. Производственное здание размещено во второй климатической зоне.

Решение: 1) Требуемое сопротивление защитного заземления в соответствии с таблицей 6.3 не должно превышать R_з= R_н = 4 Ом.

2) Определяем расчетное удельное сопротивление грунта в соответствии с данными таблицы 6.4 и 6.5 ρ_pacч = ρ·k = 100·1,45 = 145 Ом·м

3) Принимаем сопротивление естественных заземлителеи равным R_c= 20 Ом.

4) Определяем предварительно конфигурацию заземлителя (в ряд, прямоугольник, и т. п. в соответствии с рис. 6.4) с учетом возможности размещения его на отведенной территории участка. Выбирем контурное размещение заземлителей. Контурный заземлитель размещается по периметру здания, длина которого L = 70 м.

5) В качестве искусственных вертикальных заземлителей выбираем стальные стержни длиной L=2,5 м, диаметром d=12 мм, верхние концы которых соединяются стальной полосой сечением 20x4 мм², уложенной в грунт (суглинок), при глубине заложения t_o=0,5 м.

6) Определяем сопротивление растеканию тока с одного заземлителя R, по соответствующей формуле, приведенной в табл. 6.6.

7) Определяем требуемое сопротивление искусственного заземляющего устройства

8) Определим предварительно необходимое количество вертикальных заземлителей п, приняв расстояние между ними α = 2L =2·2,5 = 5 м

n = L_г/α = 70/5= 14 штук.

9) Определяем сопротивление растеканию тока с горизонтального заземлителя по формуле, приведенной в табл. 6.6:

10) Коэффициент использования вертикальных и горизонтальных электродов определяем по табл. 6.7 и 6.8, соответственно с учетом интерполяции η_в = 0,66 и η_г = 0,36

11) Сопротивление растеканию группового искусственного заземлителя определяем по формуле:

Это сопротивление несколько меньше заданного (50 м), что повышает безопасность.

12) Общее сопротивление (действительное) заземляющего устройства

что меньше требуемого по ГОСТ 12.1.030-81*.

ЛИТЕРАТУРА

1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. М.: Энергия., 1979.

2. Долин П. А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Лесен ко Г. Г. Инженерно-технические средства безопасности труда. Киев-Техника, 1983.

4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М: Энергоатомиздат, 1998.

5. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ* "Электробезопасность. Защитное заземление, зануление".

7. Защитное зануление

7.1. Основные понятия. Определение

Защитное зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым проводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением, в случае пробоя электрической изоляции.

Принцип действия зануления - это превращение замыкания на корпус токоведущих частей на корпус электроустановки в однофазное короткое замыкание (т. е. между фазным и нулевым защитным проводниками) с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты, и тем самым отключить поврежденную электроустановку от питающей сети (рис. 7.1).

Область применения - трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с заземленной нейтралью. Зануление применяется в однофазных сетях переменного тока с заземленным нулевым проводом.

Рис. 7.1. К принципу действия защитного зануления

В случае аварии ток короткого замыкания проходит по "петле": фазный провод "2" - металлический корпус электроустановки - провод зануления - нулевой провод - нейтральная точка трансформатора "0" - вторичная обмотка трансформатора -фазный провод 2.

Ток короткого замыкания определяется по формуле

I_кз = U_ф/(Z_т/3 + Z_ф + Z_н.з + jx_n) (7.1)

где Z_r, Z_ф, Z_н.з - комплексы полных сопротивлений трансформатора, фазного и нулевого защитного проводника, соответственно, Ом,

jx_n - индуктивное сопротивление проводников петли фазы - нуль, Ом. Полное сопротивление петли фазы-нуль не более 1 Ом, тогда I_кз будет порядка 400 А и при таких токах токовая защита срабатывает мгновенно, так как срабатывают автоматы тока и отключают поврежденный участок.

На рис. 7.2 показана схема устройства защитного зануления.

1 - производственное помещение;

2 - электроустановки;

3 - внутренний контур (магистраль зануления) из стали;

4 - гибкие медные проводники;

5 - силовой щит (распредели­тельный щит

6 - силовой кабель.

Рис. 7.2. Схема устройства защитного зануления