Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
39
А
В
С
ZС
ZВ
ZА
1
з
R
Rз
Rh
Ih
5. Расчет защитного заземления
Цель работы – приобретение практических навыков в определении основных параметров заземления и самостоятельном решении инженерной задачи расчета защитного заземления электроустановки.
5.1.1. Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.).
5.1.2. Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.
5.1.3. Область применения защитного заземления – электроустановки по напряжением до 1000 В в сетях с изолированной централью и выше 1000В в сетях с любым режимом нейтрали источника тока (как с изолированной, так и с глухозаземленной).
В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81 [1] защитное заземление электроустановки следует выполнять:
Примечание: Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к ГОСТ 12.1.013-78 [2].
5.1.4. Принцип действия защитного заземления в электроустановках напряжением до 1000В:
Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования за счет малого сопротивления заземляющего устройства, а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземленного оборудования за счет увеличения потенциала основания до значений, близких к потенциалу заземленного оборудования.
В электроустановках напряжением выше 1000В:
Q= Ih50..65 мАс.
Примечание: предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов через тело человека с учетом длительности воздействия приведены в ГОСТ 12.1.038-82 [3].
5.1.5. Принципиальная схема защитного заземления приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Принципиальная схема защитного заземления,
где:
1 - заземленное электрооборудование; 2 – заземлитель защитного заземления;
Rз, Rh – сопротивление защитного заземления и тела человека соответственно, Ом;
Iз – ток замыкания, А; Ih – ток через тело человека, mA;
ZA, ZB, ZC – полное сопротивление изоляции фаз.
5.1.6. Заземление осуществляется с помощью специальных устройств — заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые. Груповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга. С целью экономии средств ПУЭ [7] рекомендует использовать естественные заземлители.
В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:
- проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и смесей;
Естественные заземлители соединяются с магистралями заземления не менее, чем двумя проводниками в разных местах.
Цель расчета – определение основных, конструктивных параметров заземления (числа, размеров, порядка размещения вертикальных стержней и длины соединительной полосы, объединяющей их в груповой заземлитель), при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (Rгр) не превзойдет нормативного значения (Rзн).
Расчет производится методом коэффициентов использования в нижеприведенной последовательности:
Расчетный ток замыкания – это наибольший возможный в данной электроустановки ток замыкания на землю. Для электроустановок напряжением до 1000В ток однополюсного замыкания на землю не превышает 10А, т.к. даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной емкости сопротивление фазы относительно земли не бывает менее 100 Ом. Нормативное значение сопротивления защитного заземления практически не зависит от этого тока и согласно ПУЭ [7] и ГОСТ 12.1.030-81 [1] не должно превышать значений, приведенных в табл. 5.1.
В электроустановках напряжением свыше 1000В с изолированной нейтралью расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей полуэмпирической формуле:
(5.1)
где – линейное напряжение сети (на высокой стороне трансформаторной подстанции), кВ;
– длина электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий, км;
Соответствующее полученному расчетному тока замыкания на землю нормативные значения сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) выбираются по табл. 5.1.
Наибольшие допустимые сопротивления защитных заземляющих устройств в соответствии с требованиями ПУЭ [7] и ГОСТ 12.1.030-81 [1] приведены а таблице 5.1.
При совмещении ЗУ различных напряжений или назначений принимается меньшее из требуемых правилами значение сопротивлений.
5.2.3. Определить требуемое сопротивление искусственного заземлителя.
При использовании естественных заземлителей RИ определяется по формуле:
, Ом (5.2)
где:
- сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом;
- требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;
- расчетное нормированное сопротивление ЗУ, Ом; (табл. 5.1.)
При отсутствии естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя равно рассчитанному нормируемому сопротивлению ЗУ:
Таблица 5.1 Допустимые сопротивления защитных заземляющих устройств
|
№ п/п |
Характеристика электроустановки |
Наибольшие, допустимые сопротивления заземляющего устройства, Ом |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
Электроустановки напряжением до 1000В Защитные заземляющие устройства сети с изолированной нейтралью при мощности генератора или трансформатора до 100 кВ·А более 100 кВ·А |
10 4 |
|
2 |
Электроустановки напряжением выше 1000В Защитные заземляющие устройства электроустановок сети с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю). Заземляющее устройство выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению Защитные заземляющие устройства электроустановок сети с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю).
|
0.5 250/I, но не более 10 (I – расчетный ток замыкания на землю, А) 125/ I, но не более 10 |
5.2.4. Определить расчетное удельное сопротивление земли по формуле:
, Омм, (5.3)
где
– расчетное удельное сопротивление земли, Ом·м;
– удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений, Ом·м;
ψ– коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание грунта (выбирается по приложение Б, таблица Б.1
5.2.5. Вычислить сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя Rв, Ом. Расчетная формула выбирается по табл. 1.17 [6] в завимости от типа, геометрических размеров и условий залегания. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю (рис. 5.2), расчетная формула имеет вид:
0,8м t
Ом, (5.4)
l
d
где
расчетное удельное сопротивление грунта, определенное по формуле 5.3, Ом·м;
длина вертикального стержня, м;
диаметр сечения, м;
расстояние от поверхности грунта до середины длины вертикального стержня, м.
5.2.6. Рассчитать приближенное (минимальное) количество вертикальных стержней:
(5.5)
где
– сопротивление растекание тока одиночного вертикального заземлителя, Ом;
– требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;
Полученное число стержней округляют до справочного значения [5].
5.2.7. Определить конфигурацию группового заземлителя – ряд или контур — с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:
по контуру , м (5.6)
ряд , м (5.7)
где:
а – расстояние между вертикальными стержнями, м, определяемое из соотношения:
(5.8)
где коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;
длина вертикального стержня.
количество вертикальных стержней.
5.2.8. Вычислить сопротивление растеканию тока горизонтального стержня Rr, Ом. Расчетные формулы приведены в табл. 1.17 [6]. В случае горизонтального полосового заземлителя (рис. 5.3) расчет выполняется по формуле:
0,8 t
b Ом (5.9)
где
расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
длина горизонтальной полосы, м;
ширина полосы, м;
расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы.
5.2.9. Выбирать коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы с учетом числа вертикальных стержней и отношения расстояния между стержнями к их длине (Приложение Б, таблицы Б.2, Б.3).
5.2.10. Рассчитать эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:
, (5.10)
где
– соответственно сопротивления вертикального стержня и горизонтальной полосы, Ом;
- соответственно коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы, Ом;
n – количество вертикальных стержней.
5.2.11 Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не должно превышать требуемое сопротивление, определенное в пункте 5.2.3:
(5.11)
Если полученное сопротивление группового заземлителя удовлетворяет условию 5.9, расчет считается выполненным. Если больше или значительно меньше требуемого (20%), необходимо внести поправки в предварительную схему ЗУ:
Таким образом, защитное заземление рассчитывается путем последовательных приближений.
5.2.12. Рассчитанные параметры ЗУ привести в таблице 5.2.
Таблица 5.2. Рассчитанные параметры ЗУ.
|
гр Ом·м |
lв, м |
К |
n, шт |
lг, м |
в |
г |
Rв, Ом |
Rг, Ом |
Rгр, Ом |
Rи, Ом |