VI. Расчет контурного защитного заземления в цехах с электроустановками напряжением до 1000 В

Общие сведения

Защитное заземляющее устройство, предназначенное для защиты людей от поражения электрическим током при переходе напряжения на металлические части электрооборудования, представляет собой специально выполненное соединение конструктивных металлических частей электрооборудования (вычислительная техника, приборостроительные комплексы, испытательные стенды, станки, аппараты, светильники, щиты управления, шкафы и пр.), нормально не находящихся под напряжением, с заземлителями, расположенными непосредственно в земле.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы длиной 1,5...4 м, диаметром 25...50 мм, которые забивают в землю, а также металлические стержни и полосы.

Для достижения требуемого сопротивления заземлителя, как правило, используют несколько труб (стержней), забитых в землю и соединенных там металлической (стальной) полосой.

Контурным защитным заземлением называется система, состо­ящая из труб, забиваемых вокруг здания цеха, в котором располо­жены электроустановки.

Заземление электроустановок необходимо выполнять:

при напряжении выше 380 В переменного и 440 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности, т. е. во всех случаях;

при номинальном напряжении выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, осо­бо опасных и в наружных установках;

при любых напряжениях переменного и постоянного тока во взрывоопасных помещениях.

Ниже приведены классификация и характеристика помещений.

Помещения без повышенной опасности:

помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повы­шенную опасность или особую опасность (см. ниже).

Помещения с повышенной опасностью:

помещения, характеризующиеся наличием одного из следую­щих условий:

сырость (относительная влажность воздуха длительно превы­шает 75 %);

токопроводящая пыль;

токопроводящие полы (металлические, земляные, железобе­тонные, кирпичные и т.д.);

высокая температура (температура в помещении постоянно или периодически превышает 35 °С);

возможность одновременного прикосновения человека к со­единенным с землей металлоконструкциям зданий с одной сторо­ны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.

Помещения особо опасные:

помещения, характеризуемые наличием одного из следующих условий:

особая опасность — относительная влажность близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, по­крыты влагой);

химически активная или органическая среда (в помещении со­держатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложе­ния или плесень);

наличие одновременно двух и более условий для помещений повышенной опасности.

На электрических установках напряжением до 1000 В одиноч­ные заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм². Для уменьшения экранирования рекомендуется одиночные заземлители располагать на расстоянии не менее 2,5...3 м один от другого.

 

Методика расчета

Сопротивление растеканию тока, Ом, через одиночный заземлитель из труб диаметром 25…50 мм

 

 

где r - удельное сопротивление грунта, которое выбирают в зависимости от его типа, Ом ∙ см (для песка оно равно 40000…70000, для супеси – 15000…40000, для суглинка – 4000…15000, для глины – 800…7000, для чернозема – 900…5300); - длина трубы, м.

Затем определяют ориентировочное число вертикальных заземлителей без учета коэффициента экранирования

 

 

где r – допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на электрических установках напряжением до 1000 В допустимое сопротивление заземляющего устройства равно не более 4 Ом.

Разместив вертикальные заземлители на плане и определив расстояние между ними, определяют коэффициент экранирования заземлителей (табл. 1).

1. Коэффициент экранирования заземлителей η _тр

 

Число труб (уголков)	Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине	η тр	Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине	η тр	Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине	η тр
		0,66…0,72		0,76…0,80		0,84…0,36
		0,58…0,65		0,71…0,75		0,78…0,82
		0,52…0,58		0,66…0,71		0,74…0,78
		0,44…0,50		0,61…0,66		0,68…0,73
		0,38…0,44		0,55…0,61		0,64…0,69
		0,36…0,42		0,52…0,58		0,62…0,67

 

Число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента экранирования

 

 

Длина соединительной полосы, м,

 

 

где а – расстояние между заземлителями, м.

Если расчетная длина соединительной полосы получилась меньше периметра цеха (задается по варианту), то длину соединительной полосы необходимо принять равной периметру цеха плюс 12…16 м. После этого следует уточнить значение η _тр. Если а/ η _тр > 3, принимают η _тр =1.

Сопротивление растеканию электрического тока через соединительную полоску, Ом,

 

 

Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства, Ом,

 

 

где η_п – коэффициент экранирования соединительной полосы (табл. 2).

2. Коэффициенты экранирования соединительной полосы η_п

 

Отношение расстояния между заземлителями к их длине	Число труб
	0,45	0,36	0,34	0,27	0,24	0,21
	0,55	0,43	0,40	0,32	0,30	0,28
	0,70	0,60	0,56	0,45	0,41	0,37

 

Полученное результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства сравнивают с допустимым.

На плане цеха размешают вертикальные заземлители и соединительную полосу.

 

Порядок выполнения

3.1. Выбрать вариант (табл. 3).

3.2. Рассчитать результирующее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства и сравнить с допустимым сопротивлением.

3.3. Подписать отчет и сдать преподавателю.

 

 

Литература

1. Безопасность жизнедеятельности/С.В.Белов, В. А. Девисилов, А. Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С. В. Белова. — М.: Высшая школа, НМД СПО, 2000. 343 с.

2. Королькова В. И. Электробезопасность на промышленных предприятиях. М: Машиностроение, 1971.

3. Варианты заданий

к практическим занятиям по теме «Расчет контурного защитного заземления в цехах с электроустановками напряжением до 1000 В».

Вариант определяют по первой букве фамилии и последней циф­ре учебного шифра. Для студентов, чьи фамилии начинаются с букв А...3, - варианты 1...10; И...П - 11...20; Р...Я - 21...30.

Вариант	Габаритные размеры	Удельное сопротивление грунта, Ом ∙ см
длина	ширина