2. Заземление

Заземление электроустановок осуществляется преднамеренным соединением их с заземляющим устройством.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителем называется металлический проводник или группа проводиков, находящихся в непосредственном соприкосновении с зем­лей.

Заземляющими проводниками называются металлические проводники, соединяющие заземлительные части электроустановок с зазем­лителем.

Если через заземлитель пропустить ток, то на самом заземлителе и в точках земли, расположенных в непосредственной близости от него, возникнут потенциалы. В удаленных точках потенциалы близ­ки к нулю. Таким образом, в качестве точек нулевого потенциала могут служить точки, достаточно удаленные от заземлителя, потен­циалы которых практически равны нулю. Обычно достаточно расстоя­ние нескольких десятков метров. Крутизна кривой распределения по­тенциалов зависит от проводимости грунта^: чем больше проводимость грунта, тем более пологую форму имеет кривая, тем дальше расположены точки нулевого потенциала.

Сопротивление, которое оказывает току грунт, называется со­противлением растеканию. В практике сопротивление растеканию от­носят не к грунту, а к заземлителю и применяют сокращенный услов­ный термин «сопротивление заземлителя». Удельное сопротивление грунта зависит от его характера, от температуры, от содержания в нем влаги и электролитов. Наибольшее сопротивление имеет место в зимнее время при промерзании грунта и в летнее время при его вы­сыхании.

В данном дипломном проекте в качестве заземлителя использовались естественные заземлители, и дополнительно искусственные заземлители.

Естественные заземлители - это различные конструкции и устройства, которые по своим свойствам могут одновременно выполнять функции заземлителей: водопровод, металлические оболочки ка­белей, металлические и железобетонные конструкции зданий и соору­жений, имеющее надежное соединение с землей.

Под искусственными заземлителями понимают закладываемые в землю металлические электроды, специально предназначенные для устройства заземлений.

Требуется определить количество вертикальных и блину гори­зонтальных заземлителей. На стороне 10 кВ нейтраль изолирована, на стороне 0,4 кВ глухозаземленная. Удельное сопротивление грунта Q=300 Ом∙м (супесь).

В качестве вертикальных электродов выбирается уголок (75x75) длиной 3 м, а горизонтальный полоса (40x4).

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле:

r₆=0,3∙Q∙K_ceз.B, Ом, (107)

где Q - сопротивление грунта, Ом∙м;

К_сез.В - коэффициент сезонности, учитывающий

промерзание, просыхание грунта, К_сез.В = F

(климатическая зона, вид заземлителей),

принимается [по табл 1.13.2 ].

r₆=0,3∙300∙1,7=153 Ом.

Определяется предельное сопротивление смещенного ЗУ для ЛЭП ВН по формуле

_Rзу1≤, Ом, (108)

где I_з – расчетный ток замыкания на землю, А.

R_зу1≤=83,33 Ом.

Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно по формуле

I_з=,А, (109)

где U_н - номинальное линейное напряжение сети, кВ;

L_кл, L_вл - длинна кабельных и воздушных

электрически свя­занных линий, км.

I_з==2 А.

Требуемое no НН R_ЗУ2≤4 Ом на НН.

Принимается R_3У2=4 Ом (наименьшее из двух), но допустимое при данном грунте. Определяется допустимое сопротивление ЗУ по форму­ле

R_ЗУ.доп= R_3У2∙0,01∙Q, Ом. (110)

R_ЗУ.доп=4∙0,01∙300=12 Ом.

Определяется количество вертикальных электродов без учета экранирования (расчетное) по формуле

N_вр=, шт. (111)

N_вр==12,75 шт.

Принимается N_вр=13 шт.

Определяется количество вертикальных электродов с учетом экранирования по формуле

N_вр=, шт, (112)

где - коэффициент использования вертикального

электрода [по табл. 1.13.5].

N_вр==17,11 шт.

Размещается ЗУ на плане (рисунок 24) и уточняются расстоя­ния, наносятся на план.

Так как на контуре ЗУ заклабывается на расстоянии не менее 1 м, то длинна по периметру закладки равна

L_n = (А+2)∙2+(В+2)∙2,м. (113)

L_n = (48+2)∙2+(30+2)∙2=164 м.

Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся - между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно при­нимается N_вр=16 шт.

Рисунок 24 - План ЗУ Автоматизированного цеха

Расстояние между электродами по ширине объекта определяет­ся по формуле

а_А=, м, (115)

где n_А - количество электродов по ширине объекта, шт.

а_А==10 м.

Для уточнения принимается среднее значение отношения

, м. (116)

=3,3 м.

Тогда [по табл. 1.13.5 /2/] уточняются коэффициенты исполь­зования

=0,71;

=0,45.

Определяются уточненные значения сопротивления горизон­тальных электродов по формуле

R_Г=0,00227∙Q, Ом. (117)

R_Г =0,00227∙50=0,11 Ом

Определяется уточненные значения сопротивлений вертикаль­ных электродов по формуле

R_В=, Ом. (118)

R_В==2,24 Ом.

Определяется фактическое сопротивление ЗУ по формуле

R_ЗУ.Ф=, Ом. (119)

R_ЗУ.Ф==0,10 Ом.

Проверяется по условию

R_ЗУ.Ф ≤ R_ЗУ, Ом. (120)

0,10 Ом ≤ 2 Ом.

Условие выполняется, следовательно, ЗУ эффективно.

В качестве заземлений в банном цехе используется и металли­ческая арматура железобетонных фундаментов. Оно соответствует принятой в строительной практике унификации железобетонных фундаментов с учетом их повсеместного использования в качестве естественных заземлителей.

Молниезащита здания с металлическими фермами (в качестве токопроводов и заземлителей использована арматура железобетонных колонн и фундаментов, рис. 25)

Рисунок 25 – Молниезащита и заземление здания с металлическими фермами

5 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Действие электрического тока состоит в воздействии его на нервную систему и сердечную деятельность. При значении электрического тока протекающего через тело человека, в несколько десятков миллиампер возможен паралич дыхания, затем паралич сердца и смертельный исход. При воздействии высокого напряжения могут возникнуть ожоги и распад тканей. По данным исследований безопасными значениями электрического тока следует считать 50 мА постоянного и 10 мА переменного тока частотой 50-60Гц. При увеличении частоты переменного тока безопасное значение электрического тока увеличивается.

Электрическое сопротивление человека при сухой неповрежденной коже находится в пределах 10-100кОм. Значение этого сопротивления определяется в основном сопротивлением внешнего слоя кожи и при влажной коже может снизиться до тысяч Ом. При отсутствии внешнего слоя кожи сопротивление уменьшается до 800-1000 Ом. Следовательно при наиболее неблагоприятном случае напряжение переменного тока выше 10 В может оказаться опасным. С другой стороны, в сухих помещениях безопасными будут напряжения порядка сотен вольт.

Электрические установки с напряжением относительно земли или корпусов аппаратов и электрических машин выше 250В считаются установками высокого напряжения. В соответствии с правилами безопасности требуется снабжать надежной электрической изоляцией и ограждением токоведущих частей, напряжение которых превышает - 65В в помещениях без повышенной безопасности, 36 и 24В с повышенной безопасностью, 12В в особо опасных. Для уменьшения опасности поражения током применяют - защитное заземление, зануление, применение пониженного напряжения, применение изолирующих подставок, перчаток и т.д. Поражение электрическим током делиться на два вида - электрический удар и электрическая травма.

Электрический удар происходит при токе - 25-100мА при протекании электрического тока в течение нескольких секунд.

Возникновение электрического удара начинается с судорог и может закончиться параличом сердца. Электрические травмы возникают при кратковременном протекании значительного электрического тока . К электрическим травмам относятся - ожоги, электрические метки, электрометаллизация кожи, поражение глаз от электрической дуги. При электрических травмах требуется оказание медицинской помощи.

В случае электрического удара надо срочно освободить пострадавшего от воздействия электрического тока. При обмороке - освободить от стесняющей одежды, дать понюхать нашатырный спирт, открыть окна, применить искусственное дыхание.