Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РГР Электробезопасность 2013

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
705.36 Кб
Скачать

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках»

§.1. Введение

Основными целями дисциплины «Электробезопасность в электроустановках» являются: подготовка к производственной деятельности в сфере эксплуатации, монтажа и наладки, диагностики и сервисного обслуживания электроэнергетического оборудования в сельском хозяйстве и промышленности, с соблюдением требований обеспечения здоровья персонала и электробезопасности производства.

Данные методические указания предназначены для студентов направлений бакалавриата 110800.62 Агроинженерия, профиль подготовки «Электрооборудование и электротехнологии» и 140400.62 Электроэнергетика и электротехника профили подготовки «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» и «Электроснабжение».

Задача данной расчетно-графическая работы: 1. Расчет параметров одиночного заземлителя;

На выполнение расчетно-графической работы отводится 8 академических часов.

§.2. Расчет группового заземлителя §.2.1. Цель работы и исходные данные

Целью данного расчет является определение потенциала одиночного заземлителя, электроустановки ниже 1000 В.

Исходными данными к являются:

1.Тип заземлителя (табл. 2.);

2.Тип грунта (табл. 1.);

В результате расчета следует найти:

1.Сопротивление заземлителя RЗ, согласно ПУЭ;

2.Ток, стекающий по заземлителю (Uном = 220 В);

2.Длину заземлителя lЗ[м], диаметр принять равным D=10 мм;

3.Построить семейство потенциальных кривых φ(x,l)=f(x,l), для 3-х

значений l=[ 0,5lЗ; lЗ; 2lЗ];

4.Построить график зависимости сопротивления заземлителя от его длины R(l)=f(l), в интервале [ 0,5lЗ; 2lЗ] .

1/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

§.2.2. Краткие теоретические сведения 2.2.1. Потенциал и сопротивление растеканий одиночных

заземлителей

При стекании электрического тока в грунт через заземлитель, возникает потенциал на самом заземлителе, а также на находящихся в контакте с ним металлических частях и на поверхности грунта вокруг места стекания тока в землю. Этот потенциал достигает максимума на поверхности заземлителя и практически равен нулю на расстояния 20 м от места стекания тока.

Ток, стекающий в землю, встречает сопротивление, которое слагается из сопротивления заземляющих проводников, сопротивления самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и грунтом и, наконец, сопротивления грунта. Три первые составляющие в сравнении с четвертой весьма малы и в практических расчетах во внимание не принимаются. Сопротивление заземляющего устройства растеканию тока, или просто сопротивление растеканию называют сопротивление грунта растеканий тока. Оно для заземления защитного слагается из сопротивлений одиночных заземлителей, зависящих от их формы, размеров и расположения.

Потенциал какой-либо точки на поверхности земли, отстоящей на расстоянии х от точечного заземлителя, равен падению напряжении в грунте на участка от x до бесконечности, т.е.

 

 

 

 

и, поскольку, сопротивление току,

 

 

 

 

стекающему с заземлителя, оказывает

Рисунок 1. Схема защитного

вся земля, начиная от

участка,

прилегаюцего

к

поверхности

заземления в сети с заземленной

 

 

заземлителя,

сопротивление заземлителя

нейтралью

 

 

 

 

растеканию тока

 

 

 

1 - электродвигатель;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 - заземлитель;

 

 

 

 

 

 

 

 

3 - заземлитель нейтрали;

 

где

 

-

потенциал

точки на

I, II, III, 0 - фазовые и нулевой

 

поверхности

земли;

-

падение

провода.

 

 

 

 

напряжения

на

элементарном

участке

 

 

 

 

грунта; - ток

стекания;

-

сопротивление

заземлителя;

-

удельное

сопротивление

грунта;

-

поверхность,

через

которую

происходит

растекание тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

Рисунок 2 – Схема к расчету сопротивления растеканию стержневого

заземлителя у поверхности земли.

2.2.2.Сопротивление растеканию стержневого вертикального заземлителя у

поверхности земли.

Заземлитель представляет собой стержень длиной с диаметром пренебрежимо малым по сравнению с длиной, вертикально погруженный в грунт и выходящий на поверхность земли (Рисунок 2).

Поверхностью растекания является цилиндр радиуса х с образующей, длина которой изменяется по закону равнобочной гиперболы. Эта поверхность равна:

Потенциал на поверхности земли выражается следующей зависимостью:

Сопротивление растеканию тока:

2.2.3. Сопротивление растеканию стержневого горизонтального заземлителя у поверхности земли

Рисунок 3 – Схема к расчету сопротивления растеканию стержневого

горизонтального эаземлителя у поверхности земли.

гиперболическому закону. Эта поверхность равна:

3/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Заземлитель представляет собой стержень длиной с диаметром пренебрежимо малым по сравнению с длиной, горизонтально погруженный в грунт и выходящий на поверхность земли (Рисунок 3).

Поверхностью растекания являются два полуцилиндра радиуса х с образующими, длины которых изменяются по

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

Потенциал на поверхности земли:

Сопротивление растеканию тока:

Заземлитель

представляет

собой

стержень

длиной

 

с

диаметром

пренебрежимо малым по сравнению с

длиной, вертикально погруженный в

землю на

глубину

t

до

его

средины

(Рисунок 4).

 

 

 

 

 

 

Поверхность

растекания

 

вначале

представляет

собой

два

цилиндра

радиуса х с образующими, длины

которых

изменяются

по

 

закону

равнобочной

гиперболы

пока

длина

 

образующей не достигнет 2t. Затем один

2.2.4.Сопротивление растеканию стержневого вертикального

заземлителя, заглубленного в землю

Рисунок 4 – Схема к расчету

такой цилиндр. Эти поверхности равны

сопротивления растеканию

соответственно:

стержневого вериткального

 

заземлителя, заглубленного в землю.

 

Потенциал на поверхности земли:

Сопротивление растеканию тока:

4/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность

вэлектроустановках

2.2.5.Сопротивление растеканию стержневого горизонтального

заземлителя, заглубленного в землю

Заземлитель представляет собой стержень длиной с диаметром много меньшим длины, горизонтально погруженный в землю на глубину t до его оси

(Рисунок 5).

Поверхностью растекания вначале являются два цилиндра радиуса х образующим, длины которых изменяются по закону разнобочной гиперболы пока радиус не достигнет 2t. Затем один такой заземлитель. Эти поверхности равны соответственно:

Рисунок 5 – Схема к расчету

Потенциал

на

поверхности

сопротивления растеканию

земли:

 

 

стержневого горизонтального

 

 

 

заземлителя, заглубленного в землю.

 

 

 

Сопротивление растеканию тока:

2.2.6. Сопротивление растеканию пластинчатого вертикального заземлителя, заглубленного в землю

Рисунок 6 – Схема к расчету сопротивления растеканию пластинчатого вертикального заземления заглубленного в землю

5/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Заземлитель предсталвляет собой плоскую пластину площадь F равновеликую кругу радиуса r, вертикально погруженный в землю на глубину t до ее центра (Рисунок

8).

Поверхностью растекания вначале являются два цилиндра радиуса х с образующими, длины которых изменяются по закону равнобочной гиперболы пока длина образующей не достигнет 2t. Затем один такой цилиндр. Эти поверхности равны

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

соответственно:

Потенциал на поверхности земли:

Сопротивление растеканию тока:

Расчетные формулы, для вычисления сопротивлений растеканию одиночных, наиболее распространенных заземлителей приведены в Таблице 2.

Таблица 1. Ориентировочные удельные сопротивления грунтов.

 

Наименование грунта

Удельное сопротивление, Ом.м

 

 

 

1.

Песок

400-1000 и более

 

 

 

2.

Супесок

150-400

 

 

 

3.

Суглинок

40-150

 

 

 

4.

Глина

8-70

 

 

 

5.

Садовая земля

40

 

 

 

6.

Чернозем

10-50

 

 

 

7.

Торф

20

 

 

 

8.

Каменистая глина (в соотношении 50%)

100

 

 

 

9.

Мергель, известняк

1000-2000

 

 

 

10.

Крупнозернистый песок с валунами

1000-2000

 

 

 

11.

Скалы, валуны

2000-4000

 

 

 

6/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

Таблица 2. Формулы для расчета сопротивлений растеканию тока.

 

Тип заземлителя

Уравнение площади

Уравнение потенциала

Сопротивление

 

 

стекания тока

 

 

1.

Стержневой

 

 

 

 

вертикальный у

 

 

 

 

поверхности земли

 

 

 

2.

Стержневой

 

 

 

 

вертикальный,

 

 

 

 

заглубленный в грунт

 

 

 

3.

Стержневой

 

 

 

 

горизонтальный у

 

 

 

 

поверхности земли

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Стержневой

 

 

 

 

горизонтальный,

 

 

 

 

заглубленный в грунт

 

 

 

 

 

 

 

 

7/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

§.2.3. Задания для расчета

 

 

 

Тип заземлителя

Тип грунта

Бондарь

Андрей

Сергеевич

1

1

Бондарь

Павел

Сергеевич

2

2

Каряев

Николай

Федотович

3

3

Коровкин

Евгений

Петрович

4

4

Лабузнов

Алексей

Алексеевич

1

5

Ларионов

Василий

Андреевич

2

6

Трифонов

Сергей

Игоревич

3

7

Филатов

Сергей

Олегович

4

8

Гуров

Михаил

Вячеславович

1

9

Ивушкин

Алексей

Александрович

2

10

Кулашкин

Станислав

Владимирович

3

11

Лесин

Игорь

Сергеевич

4

1

Морозов

Даниил

Сергеевич

1

2

Погудаев

Андрей

Юрьевич

2

3

Сальников

Александр

Андреевич

3

4

Соловьѐв

Максим

Витальевич

4

5

Спирин

Игорь

Евгеньевич

1

6

Старченко

Николай

Александрович

2

7

Судаков

Руслан

Сергеевич

3

8

Тарабрин

Виктор

Олегович

4

9

Чеботок

Сергей

Васильевич

1

10

Борисов

Евгений

Юрьевич

2

11

Волков

Степан

Викторович

3

1

Жданов

Андрей

Алексеевич

4

2

Кистенев

Павел

Олегович

1

3

Лѐвин

Дмитрий

Сергеевич

2

4

Сачков

Петр

Владимирович

3

5

Серебряков

Руслан

Васильевич

4

6

Сотсков

Михаил

Алексеевич

1

7

Тараскин

Александр

Игоревич

2

8

Терехин

Александр

Геннадьевич

3

9

Токун

Евгений

Дмитриевич

4

10

Щелков

Сергей

Владимирович

1

11

Буренин

Роман

Михайлович

2

1

Козлов

Дмитрий

Иванович

3

2

Кононенко

Константин

Юрьевич

4

3

Мазанов

Вадим

Игоревич

1

4

Никитин

Сергей

Васильевич

2

5

Петров

Виталий

Геннадьевич

3

6

Петухов

Алексей

Андреевич

4

7

Шуйский

Александр

Валерьевич

1

8

 

 

8/12

 

 

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках

§.3. Оформление и защита расчетно-графической работы

1.Пояснительная записка к расчетно-графическая работа ( РГР) состоит: I. Титульный лист;

II.Содержание;

III. Исходные данные;

IV. Теоретическая часть;

V.Расчетная часть; VI. Заключение.

2.1Общие требования к оформлению

I.РГР оформляется на листах формата А4, с использованием текстового редактора MS Word;

II.Поля устанавливаются по 2 см с каждой стороны;

III.Текст набирается шрифтом Times New Roman, 14пт, одинарный интервал;

IV. Заголовки разделов нумеруются и выделяются жирным шрифтом, при этом до заголовка делается пропуск 2-х строк, а перед заголовком 1 строка

V.Все рисунки, графики, формулы сопровождаются пояснениями, с расшифровкой обозначений;

VI. В пояснениях к формулам расшифровываются все буквенные обозначения, включая физические и математические константы;

VII. Все страницы нумеруются начиная с содержания;

VIII. Каждый раздел указанный в п.1. начинается с новой страницы; IX. Пояснительная записка представляется в папке-скоросшивателе

2.2.Требования к оформлению титульного листа Титульный лист оформляется согласно Приложению 1.

2.3.Требования к оформлению раздела «Исходные данные»

а) В данном разделе указываются все исходные данные используемые в расчетах, исключая физические константы;

б) В случае использования исходных данных, не указанных в разделе «Исходные данные» РГР возвращается студенту на доработку;

2.4. Требования к оформлению раздела «Теоретическая часть»: В разделе «Теоретическая часть» располагается:

I.Формулы используемые в расчете;

II.Чертеж заземлителя, с указанием рамеров;

III.Пояснения к формулам и чертежу.

2.5. Требования к оформлению раздела «Расчетная часть»

9/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)

Методические указания к расчетно-графической работе по дисциплине «Электробезопасность

вэлектроустановках

Вразделе «Расчетная часть» располагаются:

I. Расчеты, оформленные согласно, Пример 2;

II.Графики, согласно заданию, снабженные пояснительными надписями.

2.5. Требования к оформлению раздела «Заключение» В этом разделе располагаются параметры рассчитанного заземлителя его

масштабный чертеж. Также краткое заключение студента о выполненной работе.

3.В случае не соответствия установленным требованиям, указанным в п.2,

атакже в случае отсутствия одного из разделов указанных в п.1 РГР возвращается на доработку, без проверки правильности расчетов.

4.Защита расчетно-графической работы:

Для защиты необходимо:

1)Пояснительная записка, оформленная в соответствии с установленными требованиями, не содержащая ошибок в расчетах.

2)Собеседование с преподавателем, в процессе которого студент рассказывает о порядке выполнения РГР и отвечает на дополнительные вопросы по содержанию работы.

5.В случае успешной выполнения требований п.4. студент получает зачет по РГР. Зачет по РГР является одним из требований допуска к основному зачету по дисциплине «Электробезопасность в электроустановках»

Пример 1: Формула раздела «Теоретическая часть»

rotE B

t

E – вектор напряженности электрического поля, В/м; B – вектор электромагнитной индукции, Тл;

t – время, с.

Пример 2: Формула раздела «Расчетная часть»

R UI 1224 2Ом

10/12

Составил: асс. каф. ЭС Л. Аронов (3 апреля 2013)