Расчетное - Zachot

Задание 1. Рассчитать заземляющее устройство для рельсового пути
башенного
строительного
крана.
Электропитание
крана
осуществляется
трехфазной четырехпроходной сетью с глухозаземленной нейтралью.
Вид грунта – глина
Удельное сопротивление грунта полученное при измерении –
Состояние грунта во время производства замеров – сухой
Тип заземляющего вертикального электрода – стержень
Длина вертикального электрода – 270 см
Диаметр электрода – 1,6 см
Глубина расположения верхнего конца вертикального электрода – 80 см
Наибольшее допускаемое сопротивление заземлителя - 10 Ом
Ширина соединительной стальной полосы - 4см
1. Рельсовые нити в обоих концах пути, а также концы стыкуемых рельсов
должны быть соединены между собой перемычками и присоединены к
заземлителю (заземлены), образуя непрерывную электрическую цепь.
Заземление рельсового пути надлежит устраивать независимо от
существующей системы электроснабжающей сети - глухозаземленной или
изолированной нейтралью трансформаторов (генераторов).
При глухозаземленной нейтрали заземление следует осуществлять путем
соединения металлоконструкций крана и рельсового пути с заземленной
нейтралью через нулевой провод линии, питающей кран.
В этом случае для устройства заземления необходимо:
проложить соединительный проводник между подключаемым пунктом
(распределительным щитом, рубильником и т. п.) и рельсовым путем с
присоединением концов проводника к корпусу подключаемого пункта и рельсу.
Корпус подключаемого пункта должен быть присоединен к нулевому проводу
питающей линии;
выполнить
очаг
заземления
естественными
заземлителями и подсоединить его к рельсам.
или
искусственными
Схемы заземления рельсовых путей искусственными заземлителями
приведены на черт. 1.
При изолированной нейтрали заземление следует осуществлять путем
подсоединения рельсов к заземляющему контуру питающей подстанции или путем
устройства очага заземления.
Для выполнения заземляющего устройства (очага) в качестве заземлителей в
первую очередь следует использовать постоянные стальные трубопроводы,
проложенные в грунте, обсадные трубы, металлические и железобетонные
конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей.
Заземляющими проводниками не могут служить трубопроводы чугунные,
временные на строительных площадках, с горючими жидкостями или газом.
При
отсутствии
естественных
заземлителей,
должны
применяться
искусственные заземлители.
В качестве искусственных заземлителей следует использовать переносные
инвентарные заземлители, некондиционные стальные трубы диаметром 50-75 мм,
угловую сталь с полками размерами 50х50 и 60х60 мм или стальные стержни
диаметром 10-20 мм. Длина заземлителей должна быть не менее 2,5 м.
Очаг
заземления
рекомендуется
устраивать
из
трех
расположенных по треугольнику или по прямой линии (см. черт. 1).
стержней,
Черт. 1. Схемы заземления рельсовых путей
а - расположение очагов заземления у торцов рельсовых путей; б расположение очагов заземления вдоль рельсовых путей; 1 - соединительный
проводник; 2 - рельсовый путь; 3 - башенный кран; 4 - перемычка; 5 распределительный пункт; 6 - четырехжильный кабель;7 - очаг заземления
Заземлители следует забивать или завинчивать в предварительно отрытый
приямок глубиной от 500 до 700 мм таким образом, чтобы оставались концы
длиной от 100 до 200 мм, к которым необходимо приваривать соединительные
проводники (черт. 2).
Перед засыпкой траншеи необходимо составлять акт освидетельствования
скрытых работ.
При сроке эксплуатации крана на одном объекте не более 3 мес допускается
забивать или завинчивать заземлители в грунт без устройства приямка. При этом
длина выступающих частей заземлителей должна составлять не менее 100 мм.
Черт. 2. Схема соединения вертикальных заземлителей
1 - заземлитель; 2 - соединительный проводник
Очаг заземления с помощью двух проводников должен присоединяться к
обеим рельсовым нитям (см. черт. 1).
Для соединительных проводников и перемычек в стыках рельсов надлежит
применять круглую сталь диаметром 6-9 мм или полосовую сталь толщиной не
менее 4 мм с площадью поперечного сечения не менее 48 кв.мм.
Применение изолированных проводов для соединительных проводников и
перемычек не допускается.
Приваривание перемычек и
соединительных
проводников следует
производить к промежуточной стальной пластине, которую предварительно
надлежит приварить к шейке рельса по его нейтральной оси (черт. 3). Длина
пластины должна обеспечивать возможность приваривания перемычек и
соединительных проводников с длиной сварного шва не менее 30 мм, а ширина и
толщина пластины должны быть соответственно не менее 30 и 3 мм.
Черт. 3. Прикрепление соединительных проводников и перемычек к рельсам
1- промежуточная пластина; 2 - перемычка; 3 - накладка; 4 - рельс; 5 соединительный проводник
Все соединения заземляющей системы следует производить сваркой
внахлестку. Качество сварки следует проверять с помощью молотка.
Выступающие
части
заземлителей,
соединительные
проводники
и
перемычки следует окрашивать в черный цвет.
После устройства заземления рельсового пути необходимо проверить
сопротивление растеканию тока заземляющей системы. Оно должно быть для
крана, питающегося от распределительного устройства с глухо-заземленной
нейтралью, не более 10 Ом, с изолированной нейтралью - не более 4 Ом.
Результаты измерения сопротивления заземляющей системы должны заноситься в
акт сдачи рельсового пути в эксплуатацию.
При сопротивлении заземляющей системы более указанных величин
необходимо устраивать повторный очаг заземления или увеличивать число
заземлителей.
Рельсовый путь не требует заземления при питании крана через
четырехжильный кабель от отдельной передвижной электростанции, находящейся
на расстоянии не более 50 м от рельсового пути и имеющей собственное
заземляющее устройство. В этом случае нулевой провод кабеля должен
присоединяться к рельсам.
2. Расчетное значение удельного сопротивления грунта в месте устройства
заземления для вертикального электрода
 расч   3  изм 1,6  6,2  10 4  9,92  10 4 Ом .
3. Сопротивление вертикального электрода
Определяется сопротивление растеканию одного стержня диаметром 1,6 см,
длиной 2,7 м при погружении ниже уровня земли на 0,8 м по формуле из табл.8-3:
 ðàñ÷.â
2l 1 4t  l
9,92  10 4
2  2,7 1 4  1,7  2,7
Râ.î 
(ln  ln
)
(l
 l
)  40,26Îì
[5.2.1]
2l
d 2 4t  l
2  3,14  2,7 0,16 2 4  1,7  2,7
4. Определяется примерное число вертикальных заземлителей при предварительно
принятом
коэффициенте
n
использования
К
и.
г.
зм
=
0,9
40,26
 6,2
0,9  7,2
Исходя из реальных условий, отношение S/l ,берем равным 1. Тогда
nc  0,55
Rññ 
(табл.5.3 1) и n1  10 / 0,55  18øò . Сопротивление заземлителей
40,26
 4,1Îì
18  0,55
5. Найдем длину соединительной стальной полосы.
ln  1,05  17  3  53,5 ì
;
6. Сопротивление соединительной полосы
[5.5.1]
Rn 
9,92  10 4
2  53,52
ln
 37Îì
2  3,14  53,5 0,04  0,5
7. Общее сопротивление заземляющего устройства
R
Rcc  Rn|
4,1  37

 3,6Îì
Rcc  Rn 4,1  37
[5.5.1]
Задание 11
Рассчитать отдельно стоящий стержневой молниеотвод производственного
здания с взрывоопасной зоной класса В-1.
Категория устройства молниезащиты – I
Тип зоны защиты – А
Импульсное сопротивление заземлителя молниеотвода – 10
Размеры здания – 18 х 9 х 15
МОЛНИЕЗАЩИТА I КАТЕГОРИИ
Защита от прямых ударов молнии зданий и сооружений, относимых по
устройству молниезащиты к I категории выполняться отдельно стоящими
стержневыми
Отдельно стоящий стержневой молниеотвод:
1 - защищаемый объект; 2 - металлические коммуникации
Указанный молниеотвод должны обеспечивать зону защиты типа А в
соответствии с требованиями. При этом обеспечивается удаление элементов
молниеотводов от защищаемого объекта и подземных металлических
коммуникаций.
Выбор заземлителя защиты от прямых ударов молнии (естественного или
искусственного) определяется требованиями.
Для отдельно стоящих молниеотводов приемлемыми являются следующие
конструкции заземлителей :
а) один (и более) железобетонный подножник длиной не менее 2 м или одна
(и более) железобетонная свая длиной не менее 5 м;
б) одна (и более) заглубленная в землю не менее чем на 5 м стойка
железобетонной опоры диаметром не менее 0,25 м;
в) железобетонный фундамент произвольной формы с площадью
поверхности контакта с землей не менее 10 м2;
г) искусственный заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных
электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом,
при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м.
Железобетонная свая
d = 0,25-0,4
Форма токоотвода и заземлителя Прямоугольные электроды сечением 48 мм,
толщиной 4мм
Наименьшее допустимое расстояние Sв по воздуху от защищаемого объекта
до опоры (токоотвода) стержневого или тросового молниеотвода
определяется в зависимости от высоты здания, конструкции заземлителя и
эквивалентного удельного электрического сопротивления грунта r , Ом·м.
Для зданий и сооружений высотой не более 30 м наименьшее допустимое
расстояние Sв, м, равно:
при r < 100 Ом·м для заземлителя любой конструкции, приведенной в п. 2.2,
Sв = 3 м;
для заземлителей, состоящих из одной железобетонной сваи, одного
железобетонного подножника или заглубленной стойки железобетонной
опоры, длина которых Sв=3,5+3=6,5м
Для исключения заноса высокого потенциала в защищаемое здание или
сооружение но подземным металлическим коммуникациям (в том числе по
электрическим кабелям любого назначения) заземлители защиты от прямых
ударов молнии должны быть по возможности удалены от этих коммуникаций
на максимальные расстояния, допустимые по технологическим требованиям.
Наименьшие допустимые расстояния Sз, в земле между заземлителями
защиты от прямых ударов молнии и коммуникациями, вводимыми в здания и
сооружения 1 категории, должны составлять Sз = Sв + 2 =5м.
При наличии на зданиях и сооружениях прямых газоотводных и
дыхательных труб для свободного отвода в атмосферу газов, паров и взвесей
взрывоопасной концентрации в зону защиты молниеотводов должно входить
пространство над обрезом труб, ограниченное полушарием радиусом 5 м.
Для газоотводных и дыхательных труб, оборудованных колпаками или
"гусаками", в зону защиты молниеотводов должно входить пространство над
обрезом труб, ограниченное цилиндром высотой Н и радиусом R:
для газов тяжелее воздуха при избыточном давлении внутри установки менее
5,05 кПа (0,05 ат) Н = 1 м, R = 2 м; 5,05-25,25 кПа (0,05 - 0,25 ат) H = 2,5 м, R
= 5 м,
Не требуется включать в зону защиты молниеотводов пространство над
обрезом труб: при выбросе газов невзрывоопасной концентрации; наличии
азотного дыхания; при постоянно горящих факелах и факелах, поджигаемых
в момент выброса газов; для вытяжных вентиляционных шахт,
предохранительных и аварийных клапанов, выброс газов взрывоопасной
концентрации из которых осуществляется только в аварийных случаях.
Для защиты от вторичных проявлений молнии должны быть предусмотрены
следующие мероприятия:
а) металлические конструкции и корпуса всего оборудования и аппаратов,
находящиеся в защищаемом здании, должны быть присоединены к
заземляющему устройству электроустановок, или к железобетонному
фундаменту здания.
б) внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими
протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного
сближения на расстояние менее 10 см через каждые 20 м следует
приваривать или припаивать перемычки из стальной проволоки диаметром
не менее 5 мм или стальной ленты сечением не менее 24 мм2, для кабелей с
металлическими оболочками или броней перемычки должны выполняться из
гибкого медного проводника в соответствии с указаниями СНиП 3.05.06-85;
в) в соединениях элементов трубопроводов или других протяженных
металлических предметов должны быть обеспечены переходные
сопротивления не более 0,03 Ом на каждый контакт. При невозможности
обеспечения контакта с указанным переходным сопротивлением с помощью
болтовых соединений необходимо устройство стальных перемычек, размеры
которых указаны в подпункте "б".
Защита от заноса высокого потенциала по подземным металлическим
коммуникациям (трубопроводам, кабелям в наружных металлических
оболочках или трубах) должна осуществляться путем их присоединения на
вводе в здание или сооружение к арматуре его железобетонного фундамента,
а при невозможности использования последнего в качестве заземлителя - к
искусственному заземлителю.
Защита от заноса высокого потенциала по внешним наземным
(надземным) металлическим коммуникациям должна осуществляться путем
их заземления на вводе в здание или сооружение и на двух ближайших к
этому вводу опорах коммуникации. В качестве заземлителей следует
использовать железобетонные фундаменты здания или сооружения и каждой
из опор, а при невозможности такого использования - искусственные
заземлители.
Ввода здания воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ,
сетей телефона, радио, сигнализации должен осуществляться только
кабелями длиной не менее 50 м с металлической броней или оболочкой или
кабелями, проложенными в металлических трубах.
Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой
h является круговой конус высотой h0 < h, вершина которого совпадает с
вертикальной осью молниеотвода. Габариты зоны определяются двумя
параметрами: высотой конуса h0 и радиусом конуса на уровне земли r0.
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Для зоны защиты требуемой надежности радиус горизонтального сечения rx
на высоте hx определяется по формуле:
[c.54 1]
Высота молниеотвода h-280 см
Высота конуса h0 = 0,85h = 0,85 х 280 = 238 см
Радиус конуса r0 = 1,2h =1,2 х 280 = 336 см
Rх = 336(238-280)/238 = 68 см.
Литература
1. Дьяков В.И., Горбунов А.Г. Безопасность жизнедеятельности.
Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / ИГЭУ. Иваново,
2001.