RGZ_1_v_13_okhrana_Skorokhod

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ,

МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра «Охраны труда и окружающей среды»

Расчетно-графическое задание

на тему:«Расчет защитного заземления методом коэффициентов

использования электродов в однородной земле»

Выполнила:

Студентка гр. ЭМС-17б

Скороход В.В.

Преподаватель:

Чунихина Л.Н.

Харьков 2011

Цель работы – определение конструктивных параметров группового заземлителя, числа вертикальных стержней, длины соединительной полосы, при которых выполняется условие: групповое сопротивление заземлителя меньше или равно нормированному сопротивлению заземлителя.

Исходные данные для расчета приведены в таб. 1.

Таблица 1 – Задание для расчета защитного заземления

ТрансформаторнаяподстанциянапряжениемU, кВ

Размерыздания

Расчетноесопротивлениеестественногозаземлителя,Rе ,Ом

Протяженностьлинииэлектропередач

Параметры вертикального электропровода

Параметры горизонтального электропровода

Удельноесопротивление

длина L, м

ширинаB, м

lк.лкм

lв.лкм

дли-наlВ м

диаметрd, мм

сечение полосы, мм2

ρГизмерения, Ом·м

ρВизмерения, Ом·м

10/0,4

24

18

14

78

65

3

12

4×40

чернозем

глина

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановки. Оно служит для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении рабочей изоляции в электроустановках и переходе напряжения с токоведущих частей на металлические нетоковедущие части.

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения корпуса электрооборудования относительно земли. Защитное заземление является эффективной мерой защиты в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью и выше 1000 В в сетях как с изолированной, так и с глухозаземленной нейтралью источника. Его выполняют в электроустановках напряжением 380 В и выше и переменного тока и 440 В и выше постоянного тока во всех случаях, а также в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках при номинальных напряжениях выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока.

Существуют два метода расчета заземляющих устройств:

1. метод коэффициентов использования электродов, учитывающийоднородную структуру грунта;

2. метод наведенных потенциалов, учитывающий многослойнуюструктуру грунта (он применяется при расчете сложных заземлителей).

В данной работе применяется метод коэффициентов использования электродов.

2 РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

2.1 Определение расчетного тока замыкания на землю

Током замыкания на землю называется ток, стекающий в землю черезместо замыкания.

В электроустановках напряжением выше 1000 В с изолированнойнейтралью в качестве расчетного можно принять ток, вычисленный поприближенной формуле:

где U_л–линейное напряжение сети, кВ;

– длина электрически связанных кабельных линий, км;

– длина электрически связанных воздушных линий, км.

2.2 Определение требуемого сопротивления заземляющего устройства Определим требуемое значение сопротивления заземлителя. Для электроустановок напряжением выше 1000 В при малых токах замыкания на землю (менее 500 А) согласно «Правилам устройства электроустановок» требуемое значение сопротивления заземлителя составляет:

2.3 Определение требуемого сопротивления искусственного заземлителя.

При использовании естественных заземлителей (а это дает значительную экономию средств и предписывается ПУЭ) сопротивление искусственного заземлителя определяется следующим образом:

где–сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом.

В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

1) проложенные в земле водопроводные и другие металлическиетрубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей,горючих или взрывчатых газов и смесей;

2) обсадные трубы скважин;

3) металлическиеи железобетонные конструкции зданий исооружений, находящихся в соприкосновении с землей;

4) другие металлоконструкции, расположенные в грунте.

Естественные заземлители соединяются с магистралями заземлений неменее чем двумя проводниками в разных местах.

Сопротивление току растекания естественных заземлителей определяют либо с помощью измерений, если представляется такая возможность, либо расчетным путем.

3 ВЫБОР ТИПА ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

На основании исходных данных (о территории, на которой возможно размещение заземляющего устройства, величине тока замыкания на землю, требуемом сопротивлении естественного заземлителя, удельном сопротивлении грунта) выбирают тип заземляющего устройства по контуру.

Обычно заземлители состоят из вертикальных электродов, соединенных горизонтальными с помощью сварки. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом здания на некотором расстоянии друг от друга (отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине. Их выполняют в виде стержней диаметром 12 мм и длиной 3 м. Вкачестве горизонтальных электродов для связи с вертикальными применяют стальную полосу сечением 4×40 мм. Корпуса заземляющего оборудования присоединяют к магистрали заземления, проложенной внутри здания и присоединенной к заземлителю не менее чем в двух местах (рис.3).

4 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Для расчета выносных и простых по конструкции контурных заземлителей применяют метод коэффициентов использования электродов, учитывающий однородную структуру земли.

Определим расчетное удельное сопротивление земли , для вертикальных электродов:

где – удельное сопротивление глины(=39 Ом м);

–коэффициент сезонности, который при использовании вертикальныхэлектродов длиной 3 м для 3 климатической зоны составляет 1,3.

Определим расчетное удельное сопротивление земли , длягоризонтальных электродов:

где –удельное сопротивление чернозем (=31 Ом м);

–коэффициент сезонности, для 3 климатической зоны составляет 1,3.

Определим сопротивление растеканию тока одного вертикального заземлителя (рис.1):

где – длина вертикального электрода, равная 3 м;

–диаметр вертикального электрода, равный 12мм;

–глубина заложения середины вершины вертикального электрода, равная:

где – глубина заложения вершин вертикальных электродов, равная 0,75м.

Таким обраом можем найти значение:

Рисунок 1 – Одиночный вертикальный электрод в земле

Определим необходимое количество вертикальных электродов:

Определим длину горизонтального электрода при расположении вертикальных электродов по контуру:

где а–расстояние между вертикальными электродами, равное 3 м.

Определим сопротивление растекания тока горизонтального электрода (рис.2):

где l_г–длина горизонтального электрода, м;

– сечение полосы, м²;

t–глубина заложения горизонтального электрода, равная 2,25м.

Рисунок 2 – Одиночный горизонтальный электрод в земле

Таким образом:

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

где –коэффициент использования вертикального электрода, равный 0,6;

–коэффициент использования горизонтального электрода, равный 0,68.

Полученное сопротивление растекания тока групповогозаземлителя не превышает требуемое, т.е. <. Следовательно, мерыэлектробезопасностисоблюдены.Конструкциязаземлителятрансформаторной подстанции приведена на рис. 3.

Рисунок 3 – Конструкция заземлителя для здания

с длиной 24 м и шириной 18 м

Количество вертикальных электродов 10 штук.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1. Методические указания к самостоятельной работе «Расчет защитногозаземления методом коэффициентов использования электродов в однороднойземле» по курсу «Охрана труда и окружающей среды». Составители: Л.Н. Беляева,И.М Сапунов, Л.Ф. Шамша, Харьков ХПИ, 1989. – 20 с.

2. ГОСТ 12.1.030-81*. Система стандартов безопасности труда.Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. – Введ. 01.07.82.Изм. 1987.

3. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. – М.:Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.