5.8 Примеры решения задач

Пример 1

Рассчитать систему защитного заземления, выполненную из вертикальных труб, соединенных ленточной шиной.

Характеристики заземляющего устройства:

• длина трубы L = 2,4 м;

• диаметр трубы d = 0,05 м;

• расстояние между трубами a = 2,4 м;

• величина заглубления h = 0,8 м;

• ширина полосы b = 0,8 м;

• коэффициент сезонности = 1,2;

• удельное сопротивление чернозема = 200 Ом*м.

Решение. Расчет заземления осуществляется в такой последовательности:

• определяют расчетное удельное сопротивление грунта;

• рассчитывают сопротивление растеканию тока одного вертикального заземлителя;

• определяют необходимое количество заземлителей и ориентировочное их расположение по периметру помещения или в ряд, расстояние между ними (расстояние между заземлителями и расположение их в ряд или по контуру могут быть заданы);

• рассчитывают сопротивление растеканию тока соединительной шины;

• рассчитывают общее сопротивление заземляющего устройства с учетом соединительной шины.

Расчетное удельное сопротивление грунта, Омм, определяют по формуле

, (44)

где - удельное сопротивление грунта по измерениям или ориентировочно по данным таблицы И.2;

- климатический коэффициент, который зависит от характера грунта и его влажности во время измерений (см. табл. И.2 приложения И).

Сопротивление растеканию тока, Ом, одного вертикального стержневого (трубчатого) заземлителя при углублении (таблица И.3)

, (45)

где l - длина заземлителя, м;

d - диаметр заземлителя, м;

h - углубление заземлителя, м;

t - расстояние от поверхности земли к середине заземлителя, м.

Ориентировочное количество вертикальных заземлителей, шт.,

(46)

где R_н - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства (в соответствии с Правилами устройства электроустановок R_н = 4 Ом).

Путем расположения полученного количества заземлителей на плане определяют ориентировочно расстояние между ними и коэффициент использования вертикальных заземлителей (таблица И.4) в зависимости от количества стержней и отношения расстояния между ними к их длине.

Необходимое количество заземлителей с учетом коэффициента использования

(47)

Сопротивление растеканию тока соединительной шины при углублении с учетом коэффициента его использования (таблица И.5), Ом,

, (48)

где L — длина шины, м;

b - ширина шины, м;

h - глубина закапывания шины, м.

Длина шины определяется по формуле:

(49)

где а - расстояние между заземлителями, м.

Общее сопротивление сложного заземляющего устройства, Ом,

. (50)

Если общее сопротивление больше нормативного, необходимо увеличить количество заземлителей или изменить их расположение.

Определяем сопротивление растеканию тока одиночного заземлителя по формуле (45):

Ом,

где .

Определяем сопротивление одиночного заземлителя с учетом коэффициента сезонностипо формуле

Ом.

Определяем условное (приближенное) количество труб:

,

где Ом – согласно ПУЭ.

По величине , отношению(расстояние между трубами к их длине) и таблице приложения И.4 определяем коэффициент экранирования труб:=0,54.

Определяем окончательное (уточненное) количество труб исходя из соотношенияс округлением до целого числа в большую сторону:

.

Рассчитываем длину соединительной полосы по формуле

м,

где - расстояние между трубами;

- количество труб.

Сопротивление растеканию тока полосы определяем по формуле

Ом.

Вычисляем сопротивление растеканию тока полосы с учетом коэффициента сезонности:

Ом.

По величине , отношению(расстояние между трубами к их длине) и таблице приложения И.5 определяем коэффициент экранирования соединительной полосы:=0,4.

Вычисляем сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства:

Полученное значение сопротивления растеканию тока всего заземляющего устройства меньше требуемого (нормируемого) значения, следовательно, заземляющее устройство рассчитано правильно.

Разработанные мероприятия по улучшению условий труда на рассматриваемых рабочих местах обеспечивают выполнение требований к воздуху рабочей зоны, уровню шума, освещению, электробезопасности, пожарной безопасности, организации рабочего места в соответствии с нормативными требованиями.

Пример 2

Потребитель электроэнергии подключен к сети с изолированной нейтралью, произошло замыкание одного из фазных проводов на заземленный корпус. При каком значении сопротивления изоляции напряжение прикосновения человека, касающегося заземленного корпуса, равно длительно допустимому значению?

Дано: U_л=380 В; R_L1= R_L2= R_L3= R; R_h=1 кОм; R_З=4 Ом.

Решение. В данном случае значение тока I_з, стекающего в землю через заземлитель, зависит от значений сопротивления изоляции фаз относительно земли, определяется:

, (51)

Значение напряжения прикосновения человека, касающегося заземленного корпуса, равно в данном случае значению потенциала на заземлителе:

. (52)

По условиям задачи значение напряжения прикосновения может равняться длительно допустимому значению U _д.доп, т.е.

. (53)

Из полученного уравнения определяем искомые значения сопротивлений изоляции фаз:

;

;

;

.

Подставив в последнее выражение значение длительно допустимого напряжения U_д.доп = 36 В, получим искомое значение сопротивления изоляции фаз:

Пример 3

Определить допустимое время срабатывания УЗО (в предположении, что оно может быть установлено) для случая прикосновения человека к проводу сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме.

Параметры сети: U_Л = 380 В, R_L1= R_L2= R_L3= R = 200 кОм; С_L1= С_L2= =С_L3= C = 10 мкФ; сопротивление тела человека R_h = 2 кОм.

Решение. Так как по условию задачи емкость фазных проводов относительно земли C = 10 мкФ весьма большая, то  влиянием  их полного сопротивления на значение тока через тело человека при прямом однофазном прикосновении можно пренебречь и определить его по формуле

Время срабатывания УЗО определяется из соотношения

.

Исходя из того, что в данном случае I _{ч макс =} 110 мА,