БЖД_ЛР_2

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Брянский государственный технический
университет»
Кафедра «БЖД»
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2
«Расчет системы защитного заземления»
Вариант 3
Студент группы 05-САПР
Горохов А.Н.__________
Преподаватель
Корсакова И. М. _______
Брянск 2009
Теоретические сведения
Для защиты работающих от опасности поражения электрическим током
при переходе напряжения на металлические нетоковедущие части (например,
при коротком замыкании), нормально не находящиеся под напряжением, применяют защитное заземление. Защитное заземление – преднамеренное соединение нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут случайно
оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.
Защитное заземление представляет собой систему металлических
заземлителей,
помещённых
в
землю
и
электрически
соединенных
специальными проводами с металлическими частями электрооборудования,
нормально не находящимися под напряжением.
Защитное заземление эффективно защищает человека от опасности поражения электрическим током в сетях с напряжением до 1000 В с
изолированной нейтралью и в сетях с напряжением выше 1000 В – с любым
режимом нейтрали.
Устройство заземления осуществляется в соответствии с требованиями
ПУЭ, СНиП-111-33-76 и Инструкции по устройству сетей заземления и
зануление электроустановок (СН 102-76).
Заземление следует выполнять:
 при напряжениях переменного тока 380 В и постоянного тока 440 В и
выше во всех электроустановках;
 при напряжениях переменного тока выше 42 В и постоянного тока
выше 110 В только в электроустановках, размещенных в помещениях с
повышенной опасностью и особо опасных, а так же в наружных
электроустановках;
 при
любом напряжении переменного и постоянного
тока во
взрывоопасных электроустановках.
При устройстве защитного заземления могут быть использованы как
естественные, так и искусственные заземлители. Причем если естественные
2
заземлители имеют сопротивление растеканию тока, удовлетворяющее
требованиям ПУЭ, то устройство искусственных заземлителей не требуется.
В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:
 проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы, за
исключением
трубопроводов,
транспортирующих
горючее
и
легковоспламеняющиеся жидкости, горючие и взрывчатые газы и
смеси;
 обсадные трубы, металлические и железобетонные конструкции
зданий
и
сооружений,
находящиеся
в
непосредственном
соприкосновением с землей;
 свинцовые оболочки кабелей, проложенные в земле и т.д.
В качестве искусственных заземлителей чаще всего применяют
угловую сталь сечением 60x60 мм, стальные трубы диаметром 35-60 мм и
стальные шины сечением не менее 100 мм
Стержни длинной 2,5–3 м погружаются в грунт вертикально в
специально подготовленной траншее (рис.1).
Вертикальные заземлители, устанавливаемые в грунте, соединяются
определенным образом стальной полосой, которая приваривается к каждому
заземлителю (рис.2).
По
расположению
заземлителей
относительно
заземляемого
оборудования системы защитного заземления подразделяются на выносные и
контурные. Выносное заземление оборудования показано на рис.3
3
При выносной системе заземления заземлители располагаются на
некотором удалении от заземленного оборудования. Поэтому заземленное
оборудование находится вне поля растекания тока и человек, касаясь его,
оказывается под полным напряжением относительно земли. Выносное
заземление защищает лишь при малом сопротивлении грунта.
Контурное заземление показано на рис.4. Заземлители располагаются
по контуру заземляемого оборудования на небольшом расстоянии друг от
друга. В данном случае поля растекания тока заземлителей накладываются
друг на друга, и любая точка поверхности земли внутри контура имеет
значительный потенциал. При этом напряжение прикосновения будет
меньше, чем при выносном заземлении.
Защитное заземление предназначено лишь для безопасности человека
при прикосновении его к нетоконесущим частям оборудования, случайно
оказавшимся под напряжением, а также при воздействии напряжения шага.
В ПУЭ нормируется сопротивление заземления от напряжения
электроустановок.
4
В
электроустановках
напряжением
до
1000
В
сопротивление
заземляющего устройства должно быть не меньше 4 Ом; если же суммарная
мощность источников не превышает 100 кВ*А, сопротивления заземления
должно быть не более 10 Ом.
В электроустановках с напряжением более 1000 В и силой тока менее
500 А допускается сопротивления заземления Rз<250/Iз но не более 10 Ом.
Если
заземляющее
устройство
используется
одновременно
для
электроустановок напряжением до 1000 В и выше, то Rз<125/Iз, но не выше
нормы электроустановки с напряжением менее 1000 В (4 или 10 Ом).
В электроустановках с силой тока замыкания более 500 А, Rз<0.5 Ом.
Исходные данные
l=2,6 м;
h=0,6 м;
Кc=1,8;
ρ=100 Ом·м.
Порядок расчета
1. Выбираем вид заземлителя, его размеры и размеры соединительной
полосы (диаметр трубы d=50 мм, b – ширина соединительной полосы 45 мм).
2. Выбираем значение удельного сопротивления грунта 100 Ом·м.
3. Определяем значение электрического сопротивления растеканию
тока в землю с одиночного заземлителя по формуле:
R3  0,366 
R3  0,366 
  Kc 
2l
4t  l 
 0,5  lg
 lg

4t  l 
 d
l
100  1,8  2  2,6
4  1,9  2,6 
 0,5  lg
 lg
  55,03 Ом
2,6  0,05
4  1,9  2,6 
где t=h+0,5L=0,6+0,5*2,6=1,9 м
5
4. Рассчитываем сопротивление заземлителя без учета взаимных помех,
оказываемых заземлителями друг на друга, так называемого эффекта
взаимного «экранирования»
Rз
Rз.н.
n' 
n' 
55,03
 13,75
4
Принимаем n' =14
5. Рассчитаем
число
заземлителей
с
учетом
коэффициента
экранирования
n
n
n'
Ç
14
 26,5
0,53
Принимаем n =30
Где  З =0,53 по таб.
Расстояние между заземлителями A=l=2,6 м
6. Определяется длинна соеденительной полосы
lÏ  1,05  n  A
l Ï  1,05  30  2,6  109,2
Рассчитаем значение сопротивления растеканию тока с соединительной
полосы
RÏ  0,366 
RÏ  0,366 
  KC
lÏ
lg
2  lÏ2
bh
100  1,6 2  109,2 2
lg
 3,58
109,2
0,045  0,6
8. Рассчитаем полное значение сопротивления системы заземления
R ÇÓ 
RÇ  R Ï
R Ç   Ï  R Ï  Ç  n
6
RÇÓ 
55,03  3,58
 3,24 Ом
55,03  0,27  3,58  0,53  30
Расчет выполнен, верно, т.к. полученное сопротивление RЗ меньше
допустимого сопротивления по ПУЭ RЗ.Н.
Полученное контурное заземление представлено на следующем
рисунке.
7