Пример: Расчет защитного заземления

Рекомендованы учебно-методической комиссией ИЭФ

Протокол №7/03 от 22.03.2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………...6

1. Расчет защитного заземления………………………………………….7

2. Расчет зануления……………………………………………………….13

3.Расчет прожекторного освещения……………………………………..19

4. Молниезащита………………………………………………………….22

Литература………………………………………………………………...24

ВВЕДЕНИЕ

Безопасность жизнедеятельности представляет собой область научных знаний, охватывающих теорию и практику защиты человека от опасных и вредных факторов во всех сферах человеческой деятельности, сохранение безопасности и здоровья в среде обитания.

К вредным относятся такие факторы, которые становятся в определенных условиях причиной заболеваний или снижения работоспособности. При этом имеется в виду снижение работоспособности, исчезающее после отдыха или перерыва в активной деятельности.

Опасными называют такие факторы, которые приводят в определенных условиях к травматическим повреждениям или внезапным и резким нарушениям здоровья. Это деление условно, т.к.вредные факторы в определенных условиях могут стать опасными.

Безопасность жизнедеятельности можно определить как такое состояние окружающей среды, при котором исключена возможность повреждений организма человека в процессе его разнообразной деятельности.

В последние годы масштабы промышленного и гражданского строительства в нашей стране значительно возросли, увеличилось число уникальных сооружений, строительство которых требует решения сложных инженерных вопросов их безопасности жизнедеятельности, созданию благоприятных и безвредных условий труда.

В связи с этим приняты и введены в действие новые строительные нормы и правила СНиП 12-03-2001г. Часть 1 и СНиП 12-04-2002г. Часть 2 «Безопасность труда в строительстве», в замен СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве».

Поэтому для подготовки будущих специалистов строительного производства необходимо научить студентов практическим навыкам и проведению расчетов по защите человека от конкретных опасностей в строительстве в том числе по защите от поражения электрическим током, электрической дугой, статическим электричеством.

Расчет защитного заземления

Таблица 1 – Исходные данные по защитному заземлению

№ вар ианта	U, кВ	Контур заземлителя	Re, Ом	lкл м	lвл м	lв м	d, мм	Lт , м	Сечение полосы, (размеры полосы)	t0, м	ρ рв Ом·м	ρ рг Ом·м
Длина	Ширина
0										4х40	0,8
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-
								-		-	0,8	-	-
							2,5	-		-	0,5	-	-

Пример: Расчет защитного заземления

Рассчитать заземляющее устройство трансформаторной подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Подстанция понижающая, имеет два трансформатора с изолированными нейтралями на стороне 6 кВ и с глухо-заземленными нейтра­лями на стороне 0,4 кВ; размещена в отдельном кирпичном здании. Предпо­лагаемый контур искусственного заземлителя вокруг здания имеет форму прямоугольника длиной 15 м и шириной 10 м.

В качестве естественного заземлителя будет использована металлическая технологическая конструкция, частично погруженная в землю; ее расчетное сопротивление растеканию, с учетом сезонных изменений, составляет R_e=l5 Ом. Ток замыкания на землю неизвестен, однако известна протяженность линий 6 кВ-кабельных L_кл =70 км, воздушных L_вл =65км.

Заземлитель предполагается выполнить из вертикальных стержневых электродов длиной L _в=5м, диаметром d=12мм, верхние концы которых соединяются с помощью горизонтального электрода - стальной полосы длиной

L_г =50 м, сечением 4×40 мм, уложенной в землю на глубине t_o=0,8 м.

Расчетные удельные сопротивления фунта, полученные в результате измерений и расчета равны:

для вертикального электрода длиной 5м p_рв =120 Ом·м;

для горизонтального электрода длиной 50м р_рг = 176 Ом·м.

Решение

Проводим расчет заземлителя в однородной земле методом коэффици­ентов использования по допустимому сопротивлению [4].

Расчетный ток замыкания на землю на стороне с напряжением U=6кВ, [4,с.204]:

Требуемое сопротивление растеканию заземлителя, который принимаем общим для установок 6 и 0,4 кВ, [табл. 1]:

Требуемое сопротивление искусственного заземлителя [4, с.207]

Тип заземлителя выбираем контурный, размещенный по периметру прямоугольника длиной 15м и шириной 10м вокруг здания подстанции. Вертикальные электроды размещаем на расстоянии, а=5 м один от другого.

Из предварительной схемы следует, что в принятом нами заземлителе суммарная длина горизонтального электрода Ц=50 м, а количество вертикальных электродов n=L/a = 50/5 = 10 шт., рис. 1 а.

Уточняем параметры заземлителя путем проверочного расчета.

Определяем расчетное сопротивление растеканию вертикального электрода [4, с.90, табл.3.1]:

где

d = 12 мм = 0,012 м - диаметр электрода,

t = t₀ +0,5 l_В = 8+0,5·5 = 3,3м

Определяем расчетное сопротивление растеканию горизонтального электрода [4, с.90, табл.3.1.]:

где

В = 40мм = 0,04м - ширина полки уголка,

t = t_o= 0,8м - глубина заложения электрода.

Для принятого нами контурного заземлителя при отношении

a /l _в=5/5=1 и n=10шт. по таблице 4 определяем коэффициенты использования электродов заземлителя:

η_в=0,56 - коэффициент использования вертикальных электродов,

η_г=0,34 - коэффициент использования горизонтального электрода.

Находим сопротивление растеканию принятого нами группового заземлителя, [4, с. 108]:

Это сопротивление R=3,9 Ом больше, чем требуемое R_н=3,6 Ом, поэтому принимаем решение увеличить в контуре заземлителя количество вертикальных электродов до n=13шт.

Затем, для прежнего отношения и вновь принятого количества вертикальных электродов n=13шт., по таблице 4 находим новые значения коэффициентов использования электродов заземлителя: вертикальных

η_в=0,53 и горизонтального η_г=0,32.

Находим новое значение сопротивления растеканию тока группового заземлителя:

Это сопротивление R=3,32 Ом меньше требуемого R_h=3,6 Ом, но так как разница между ними невелика R_h-R=0,28 Ом и она повышает условия безопасности, принимаем этот результат как окончательный.

Итак, окончательная схема контурного группового заземлителя состоит из 13 вертикальных стержневых электродов длиной 5м диаметром 12мм с расстоянием между ними равным 5м и горизонтального электрода в виде стальной полосы длиной 70м, сечением 4×40мм, заглубленных в землю на 0,8м, рис.1б.

Таблица 1.1 – Допустимые сопротивления заземляющего устройства в электроустановках до и выше 1000 В

Наибольшие допустимые значения Rз Ом	Характеристика электроустановок
Rз ≤0,5	Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчетным током замыкания на землю Iз >500 А
Rз =250/ Iз ≤ 10	Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчетным током замыкания на землю Iз <500 А
Rз =125/ Iз ≤ 10	При условии, что заземляющее устройство является общим для электроустановок напряжением до и выше 1000 В и расчетным токе замыкания на землю Iз <500 А
Rз ≤2	В электроустановках напряжением 660/380 В
Rз ≤4	В электроустановках напряжением 380/220 В
Rз ≤8	В электроустановках напряжением 220/127 В

Примечания: Для электроустановок напряжением до 1000 В значения R, даны при условии, что удельное сопротивление грунта ρ ≤100 Омּм. При удельном сопротивлении грунта ρ >100 Омּм разрешается увеличивать указанные величины в К= ρ /100, но более чем в 10 раз.

Рисунок 1 – Схемы контурных искусственных заземлителей подстанции:

а) предварительная (n=10шт., а=5м, L_г=50м)

б) окончательная (n=13шт., а=5м, L_г=70м)

Таблица 1.2 – Приближенные значения значения удельных сопротивлений грунтов и воды

Грунт, вода	Удельное сопротивление ρ, Ом·м	Грунт, вода	Удельное сопротивление ρ, Ом·м
Глина		Мергель, известняк, крупный песок с валунами	1000-2000
Суглинок
Песок
Супесь		Скала, валуны	2000-4000
Торф		Речная вода	10-100
Чернозем		Морская вода	0,2-1
Садовая земля

Таблица 1.3 – Признаки климатических зон и значения коэффициента сезонности К_с

Данные, характеризующие климатические зоны и тип Климатические зоны РФ применяемых заземляющих электродов
I	II	III	IV
Климатические признаки зон: средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	от - 20 до - 15	от - 14 до - 10	от - 10 до 0	от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	от + 16 до + 18	от + 18 до + 22	от + 22 до + 24	от + 24 до + 26
среднегодовое количество осадков, мм	-400	-500	-500	-300-500
Продолжительность замерзания вод, дн	190-170
Значение коэффициента Кс для вертикальных электродов длиной 2-3 м и глубине заложения их вершины 0,5-0,8 м	1,8-2	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
Значение коэффициента Кс для протяженных горизонтальных электродов при глубине их заложения 0.8 м	4,5-7,0	3,5-4,5	2,0-2,5	1,5-2.0
Значение коэффициента Кс для вертикальных электродов длиной 5 м и глубине заложения их вершины 0,7-0,8 м	1,35	1,25	1,15	1,1

Примерное распределение республик и областей РФ по климатическим зонам:

I зона: Карелия севернее Петрозаводска, республика Коми, Архан­гельская и Кировская области, Заволжье восточнее Казани и Самары, Урал, Омская, Новосибирская, Иркутская и Читинская области, южные районы Тюменской области, Хабаровского и Красноярского краев, Приморская и Сахалинская области.

II зона: Ленинградская область, южная часть Карелии. Вологодская область, центральные районы РФ до Волгоградской области.

IIIзона: Псковская, Новгородская, Смоленская, Брянская, Курская,
Ростовская области.

IVзона: Краснодарский и Ставропольский края, Астраханская
область.

Таблица 1.4 Коэффициенты использования электродов заземлителя

a/l	Коэффициенты использования вертикальных электродов ηВ, размещенных в ряд при числе электродов в ряду
	0,85	0,73	0,65	0,59	0,48	-	-	-
	0,91	0,83	0,77	0,74	0,67	-	-	-
	0,94	0,89	0,85	0,81	0,76	-	-	-
a/l	Коэффициенты использования вертикальных электродов ηВ, размещенных по контуру, при числе электродов в контуре
	-	0,69	0,61	0,56	0,47	0,41	0,39	0,36
	-	0,78	0,73	0,68	0,63	0,58	0,55	0,52
	-	0,85	0,80	0,76	0,71	0,66	0,64	0,62
a/l	Коэффициенты использования вертикального электрода ηГ, соединяющего вертикальные электроды размещенные в ряд, при числе электродов в ряду
	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
	0,94	0,89	0,84	0,75	0,56	-	-	-
	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
a/l	Коэффициенты использования вертикального электрода ηГ, соединяющего вертикальные электроды размещенные по контуру, при числе вертикальных электродов в контуре
	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Примечания: 1) a/l – отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине. 2) коэффициенты использования электродов заземлителя получили еще название коэффициентов взаимного экранирования.

Дата добавления: 2015-12-01