Расчетно-графическое задание - Расчет защитного заземления в электроустановках

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НТУ «ХПИ»

Кафедра «Охраны труда и окружающей среды»

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

«Расчет защитного заземления в электроустановках»

Выполнил: студент группы

Проверил: доц. Валенко Г.Г.

Харьков 2008

Цель работы - определение конструктивных параметров группового

заземлителя, числа вертикальных стержней, длины соединительной полосы, при

которых выполняется условие: групповое сопротивление заземлителя меньше или

ровно нормированному сопротивлению заземлителя.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Задание для расчета защитного заземления.

Трансфо

р-

маторная

подстан-

ция

напря-

жением

U, кВ

Размеры

здания

Расчетное

сопротив-

ление

естест-

венного

заземли-

теля,

Re, Ом

Протяже

нность

линий

электро-

передач

Параметры

верти-

кального

электрода

Пара-

метры

горизон-

тально-

го элек-

трода

Удельное

сопро-

тивление

земли

дли

нна

L, м

ши-

рина

В, м

к.л

КМ

в.л

КМ

длин

на

диаме

тр

d,мм

диаметр

прутка

d,мм

изм

рения,

Ом м

изм

рения,

Ом м

10/6 22 18 14 94 65 3 12 14 192 175

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, учитывающий

однородную структуру грунта;

2) метод наведенных потенциалов, учитывающий многослойную структуру

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 через место

замыкания.

В электроустановках напряжением выше 1000 В с глухозаземленной

нейтралью в качестве расчетного можно принять ток, вычисленный по

приближенной формуле:

350

)35(

лвлкЛ

 



где U

- линейное напряжение сети, кВ;

к.л.

- длина электрически связанных кабельных линий, км;

в.л

- длина электрически связанных воздушных линий, км.

86.95

350

)659435(10





I

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:

6.2

86.95

250250



Ом

2.3 Определение требуемого сопротивления искусственного заземлителя При

использовании естественных заземлителей (а это дает значительную экономию

средств и предписывается ПУЭ) сопротивление искусственного заземлителя

меньше требуемого R

и определяется следующим образом:







где R

- сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом.

2.3

6.214









В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

1) проложенные в земле водопроводные и другие металлические

трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей,

горючих или взрывчатых газов и смесей;

2) обсадные трубы скважин;

3) металлические и железобетонные конструкции зданий и

сооружений, находящихся в соприкосновении с землей;

4) другие металлоконструкции, расположенные в грунте.

Естественные заземлители соединяются с магистралями заземлений не менее

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 контурный.

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 а/l

=1-3). Их

выполняют в виде стержней диаметром 12 мм и длиной 5 м. В качестве

горизонтальных электродов для связи с вертикальными применяют прутки

диаметром 14 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 ρ, для вертикальных

электродов:





ИЗМВВ

ИЗМВ.



- удельное сопротивление земли равное 175 Ом·м (по условию

задания

ИЗМВ.



= 175 Ом·м);



- коэффициент сезонности, который при использовании вертикальных

электродов длиной 5 м для III климатической зоны составляет 1,2.

2102.1175 



Ом·м.

Определим расчетное удельное сопротивление земли ρ, для горизонтальных

электродов:





ИЗМГГ

где

ИЗМГ .



- удельное сопротивление земли равное 192 Омм (по условиям

задания

ИЗМГ .



= 20 Омм);



- коэффициент сезонности, который при использовании вертикальных

электродов длиной 5м для III климатической зоны составляет 1,2.

4.2302.1192 



Ом·м

Определим сопротивление растеканию тока одного вертикального

заземлителя (рис.1):

(ln

ВВ





 











где l

- длина вертикального електрода, равная 5 м;

d - диаметр вертикального електрода, равный 0,014м;

t - глубина заложения середины вершины вертикального електрода, равная:





Где t

- глубина заложения вершин вертикальных электродов, равная 0,77м.

.27.377.0

t

Таким образом можем найти значение R

152

(ln

360













Таким образом можем найти значение R

7.47)

527.34

012.0

(ln

210















Ом

Определим необходимое количество вертикальных электродов:

2,3

7,47

` 

Округлив полученное количество электродов до целого числа, получим n=15.

Определим длину горизонтального электрода при расположении

вертикальных электродов по контуру:

,05,1 nа



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

7915505,1 



м.



2/

Рисунок 1 - Одиночный вертикальный електрод в земле

Определим сопротивление растеканию тока горизонтального электрода

(рис.2):

,ln











где l

- длина горизонтального електрода, м;

d- диаметр горизонтального електрода, равный 0,012м;

t - глубина заложения горизонтального електрода, равная 0,77м.



Рисунок 2 - Одиночный горизонтальный электрод в земле.

Таким образом:

8,1

77,0014,0

792

4.230









Ом.

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового

заземлителя:

ВГГВ

ГВ

ГР

nRR









где



- коэффициент использования вертикального электрода, равный 0,5;



- коэффициент использования горизонтального электрода, равный 0,26.

1.3

155,08,127,07.47

8.17.47









ГР

Ом

Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не

превышает требуемое, т.е. R

< R

(3.1 < 3.2). Следовательно, меры

электробезопасности соблюдены. Конструкция заземлителя трансформаторной

подстанции приведена на рис. 3.

Рисунок 3 - Конструкция заземлителя для здания со сторонами 25х18

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1 Методические указания к самостоятельной работе «Расчет защитного

заземления методом коэффициентов использования электродов в однородной

земле» 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

ССБТ изм.1987.

3 ПУЭ-87.