Методические указания - Расчет защитного заземления

Подождите немного. Документ загружается.

КАФЕДРА ОХРАНЫ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Дисциплина

"ОХРАНА ТРУДА В ОТРАСЛИ"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ

"РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ"

Для студентов 5 курса металлургических специальностей

дневной и заочной форм обучения

Объем издания – 30 с.

Алчевск

ДонГТУ

2006

Общие положения

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с

землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые

могут оказаться под напряжением.

Защитное заземление является эффективной мерой защиты для

электрооборудования, питающегося от электрических сетей напряжением до

1000 В с изолированной нейтралью и напряжением выше 1000 В с любым

режимом нейтрали источника питания.

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения

прикосновения, что достигается

 путем уменьшения потенциала на корпусе оборудования

относительно поверхности земли или за счет малого сопротивления

заземления (в установках напряжением до 1000 В и выше при

малых токах замыкания на землю, напряжением 6—35 кВ),

 за счет повышения потенциала примыкающей к оборудованию

поверхности земли (выравнивание потенциалов в электроустановках

напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной нейтралью,

с большими токами замыкания на землю источника, напряжением

110 кВ и выше).

При выравнивании потенциалов, кроме того, уменьшается и напряжение

шага. В электроустановках напряжением выше 1000 В с большими токами

замыкания на землю пробой фазы на корпус и последующее замыкание на

землю является однофазным коротким замыканием, от тока которого

срабатывает максимальная токовая защита, отключая поврежденный

участок.

Согласно ПУЭ, защитное заземление выполняют в следующих

случаях:

 при напряжении переменного тока 380 В и выше и постоянного

тока 440 В и выше во всех электроустановках;

 при номинальных напряжениях переменного тока выше 42 В и

постоянного тока выше 110 В в электроустановках, размещаемых

в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных,

наружных установках;

 при любом напряжении переменного и постоянного тока во

взрывоопасных установках.

Защитному заземлению подлежат:

 корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов,

светильников;

 приводы электрических аппаратов (выключателей,

разъединителей, отделителей и т. п.);

 вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

 каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и

шкафов, а также съемные или открывающиеся части их, если на

этих участках установлено электрооборудование напряжением

выше 42 В переменного тока или более 110 В постоянного тока;

 металлические конструкции РУ, металлические кабельные

конструкции и соединительные муфты, металлические оболочки и

броня кабелей, металлические оболочки проводов, металлические

рукава и трубы электропроводки, кожуха и опорные

конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны, тросы и

стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме

конструкций, на которых укреплены кабели с заземленной

металлической оболочкой или броней), а также металлические

конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

 металлические оболочки и броня кабелей и проводов напряжением

до 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока,

проложенных на общих металлических конструкциях (в том

числе в общих трубах, коробах, лотках и т. п.) вместе с

кабелями и проводами, металлические оболочки и броня

которых подлежат заземлению;

 металлические корпуса передвижных и переносных

электроприемников;

 электрооборудование, размещенное на движущихся частях

станков, машин и механизмов;

 строительные и производственные конструкции, стационарно

проложенные трубопроводы, металлические корпуса

технологического оборудования, подкрановые и железнодорожные

рельсовые пути в тех помещениях и наружных установках, в

электроустановках которых применяется заземление;

 металлические конструктивные элементы ВЛ (опоры, арматура и

др.).

Заземлению не подлежат:

 корпуса электрооборудования, аппаратов и электромонтажных

конструкций, установленных на заземленных металлических

конструкциях, РУ, на щитах, шкафах, щитках, станинах станков,

машин и механизмов, при условии обеспечения надежного

электрического контакта с заземленными основаниями;

 арматура изоляторов, оттяжек, кронштейнов и осветительная

арматура на деревянных опорах ВЛ или деревянных конструкциях

открытых подстанций;

 съемные или открывающиеся части металлических каркасов камер

РУ, шкафов, ограждений, если на этих частях не установлено

электрооборудование или если напряжение установленного

электрооборудования не превышает 42 В переменного тока или 110 В

постоянного тока;

 корпуса электроприемников с двойной изоляцией;

 металлические скобы, закрепы, отрезки труб механической защиты

кабелей в местах их прохода через стены и перекрытия и другие

детали (в том числе протяжные и ответвительные коробки размером до

100 см

) электропроводок, выполняемых кабелями или

изолированными проводами, прокладываемыми по стенам,

перекрытиям и другим элементам строений.

Конструкция заземляющих устройств.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя

(металлического проводника или группы металлически соединенных

между собой проводников, находящихся в непосредственном

соприкосновении с грунтом) и заземляющих проводников, соединяющих

заземляемые части электроустановки с заземлителем.

В зависимости от расположения заземлителей по отношению к

заземляемому оборудованию заземления бывают:

 выносные (или сосредоточенные);

 контурные (или распределенные).

Заземлители выносных заземлений располагают сосредоточенно на

некотором расстоянии от заземляемого оборудования (рис. 1, а). Ввиду

значительного удаления заземлителей оборудование расположено за

пределами зоны растекания тока замыкания на землю.

Выносное заземление обеспечивает безопасность, когда напряжение на

корпусе не превышает допустимого. Поэтому заземляющие устройства

этого типа применяются лишь при малых токах замыкания на землю, в

частности в установках до 1000 В. При больших токах замыкания на землю

невозможно получить допустимое напряжение прикосновения путем

снижения сопротивления заземления. В этих случаях применяют

контурное заземление.

Заземлители контурного заземления располагают по периметру и

внутри площадки, на которой установлено заземляемое оборудование

(рис. 1, в). Все эти заземлители электрически соединены друг с другом.

где 1 — заземлители;

2 — заземляющие проводники;

3 — заземляемое оборудование

Рисунок. 1. - Выносные и контурные заземления: а—устройство

выносного заземления; б — схема прикосновения

человека к корпусу при выносном заземлении и

замыкании фазы на корпус; в — устройство и

выравнивание потенциалов при контурном заземлении.

Заземлители бывают:

 естественные;

 искусственные.

К естественным заземлителям относятся:

 электропроводящие части строительных и производственных

конструкций и коммуникаций, имеющие хороший контакт с землей,

например арматура железобетонных конструкций,

 трубопроводы (кроме трубопроводов для транспортировки горючих

и взрывчатых жидкостей и газов),

 металлические оболочки кабелей (за исключением алюминиевых),

обсадные трубы и др.

Искусственные заземлители — это специально устраиваемые для

заземления металлоконструкции.

Чаще всего искусственные заземлители выполняют в виде

вертикальных электродов, связанных горизонтальным электродом.

Если удельное сопротивление грунта увеличивается по мере увеличения

глубины, или же под электроустановку отведены значительные площади, что

позволяет разместить заземлитель значительных размеров (более 100 Х 100

), заземляющее устройство рекомендуется выполнять в виде сетки

(решетки) из горизонтальных электродов (без вертикальных).

В установках напряжением выше 1000 В с эффективно заземленной

нейтралью, с целью обеспечения возможно полного выравнивания

потенциала на площадке, занятой электрооборудованием, заземлитель

должен быть выполнен в виде горизонтальной сетки из продольных и

поперечных проводников, уложенных на глубине 0,5 – 0,7 м, и вертикальных

электродов. При этом контурный электрод, образующий периметр сетки,

должен охватывать как распределительные устройства, так и

производственные здания и сооружения защищаемого объекта. Продольные

проводники сетки прокладывают вдоль осей электрооборудования и

конструкций со стороны обслуживания на расстоянии 0,8 — 1,0 м от

фундамента или основания оборудования.

Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных местах

между оборудованием на глубине 0,5 — 0,7 м от поверхности земли.

Расстояние между ними рекомендуется принимать

увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки. При этом

первое и последующее расстояния, начиная от периферии, не должны

превышать соответственно 4; 5; 6; 7,5; 9; II; 13,5; 16 и 20 м. Размеры

ячеек заземляющей сетки, примыкающих к местам присоединения

нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей к

заземляющему устройству, не должны превышать 6 Х 6 м.

Если контур заземляющего устройства располагается в пределах

внешнего ограждения электроустановки, то у входов и въездов на ее

территорию следует выравнивать потенциал путем установки двух

вертикальных заземлителей у внешнего горизонтального заземлителя

напротив входов и въездов. Вертикальные заземлители должны иметь

длину 3 — 5 м, а расстояние между ними должно быть равно ширине

входа или въезда.

В общем случае в качестве вертикальных электродов

используют:

 стальные трубы диаметром 5 — 6 см с толщиной стенки не менее 3,5

мм;

 угловую сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно это угловая

сталь размером от 40 Х 40 до 60 Х 60 мм) отрезками длиной 2,5 —

3,0 м;

 прутковую сталь диаметром 10 - 14 мм, длиной 5 - 10 м, а иногда

и более.

В качестве горизонтальных электродов, для связи с

вертикальными, применяют стальную полосу (сечением не менее 4 X 12 мм),

и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм, в качестве заземляющих

проводников — полосовую или круглую сталь (табл. 1).

Заземляющие проводники между собой и с заземлителями

соединяют сваркой, а с корпусом заземляемого оборудования — сваркой

или с помощью болтов.

Заземляющую магистраль присоединяют к заземлителю в двух

местах. Заземляемые объекты к магистрали заземления присоединяют

параллельно (рис. 1, а).

Последовательное присоединение корпусов оборудования к

магистрали заземления запрещено.

Таблица 1. - Размеры заземляющих проводников.

Сталь

Наименование Медь

Алюминий

зданиях

наружных

уста

новках

в земле

1 2 3 4 5 6

Неизолированные провод-

ники:

сечение, мм

4 6 - - -

диаметр, мм - - 5 6 10

Продолжение табл. 1

1 2 3 4 5 6

Сечение изолированных

проводов, мм

1,5*

2,5 -

Сечение заземляющих и

нулевых жил кабелей и

многожильных проводов

в общей защитной обо-

лочке с фазными жила-

ми, мм

1 2,5 - - -

Толщина полки угловой

стали, мм - - 2 2,5 4

Полосовая сталь:

сечение, мм

- - 24 48 48

толщина, мм - - 3 4 4

Толщина стенки, мм:

водогазопроводных

труб - - 2,5 2,5 3,5

тонкостенных труб - - 1,5 2,5 Не

кается

* При прокладке проводов в трубах сечение нулевых защитных

проводников допускается применять равным 1 мм

, если фазные

проводники имеют то же сечение.

П р и м е ч а н и е . В таблице указаны наименьшие размеры.