Реферат на тему:
«Заземлення електроустаткування»
Заземлення електрообладнання
За своїм функціональним призначенням заземлення ділиться на три види - робоче, захисне, заземлення блискавкозахисту.
До робочого заземлення відноситься заземлення нейтралей силових трансформаторів і генераторів, глухе або через дугогасильний реактор.
Захисне заземлення виконується для забезпечення безпеки, в першу чергу, людей.
Заземлення блискавкозахисту служить для відведення струму блискавки в землю від захисних розрядників і блискавковідводів (стрижневих або тросових).
Захисне заземлення повинні виконувати своє призначення в протягом усього року, тоді як заземлення, блискавкозахисту - лише в грозовий період.
Призначення захисного заземлення.
Захисне заземлення призначено для усунення небезпеки ураження електричним струмом людей при зіткненні з металевими частинами електрообладнання, які опинилися під напругою. Принцип дії захисного заземлення полягає в зниженні до безпечного рівня напруг дотику і кроку, викликаних замиканням на корпус електрообладнання. Досягається це зменшенням потенціалу заземленого обладнання за рахунок малого опору заземлювача, а також шляхом вирівнювання потенціалів підстави, на якому перебуває людина і заземленого обладнання за рахунок підйому потенціалу підстави до рівня потенціалу заземленого обладнання.
Захисне заземлення - це паралельне включення в електричний ланцюг заземлювача зі значно меншим опором R з <<R r (Рис. 3.3.4.6)
У мережах з напругою до 1000В опір заземлювального пристрою повинен бути не більше 4 Ом, при напрузі вище 1000В - не більше-0.5 Ом.
При такому включення в електричний ланцюг струм, що проходить через людину, буде дорівнює:
(3.4.21)
де, R r - Опір тіла людини, Ом
I заг - загальний проходить струм через два заземлювача (тіло людини і заземлювач), Ом;
R заг - загальний опір заземлювачів, Ом.
Рис 3.4.6 захисного заземлення: а - схема заземлення корпусу електрообладнання; б-еквівалентна електрична схема
(3.4.22)
(3.4.23)
Після підстановки значень R заг і I заг у формулу / 3.4.21 / отримаємо
(3.4.24)
Приклад.
Визначити величину уражує струму при однофазному включенні людини в трифазну мережу з ізольованою нейтраллю.
Припустимо, що опір підлоги і взуття: R п = R про = 0 R u = 3000 Ом
При відсутності заземлення струм поразки:
А
За наявності захисного заземлення:
А
Як бачимо, струм ураження при наявності заземлювального пристрою значно менше утримує.
Захисне заземлення застосовується в електроустановках напругою до 1000В змінного струму з ізольованою нейтраллю або з ізольованим виводом джерела однофазного струму, а також електроустановках у напругою до 1000В у мережах постійного струму з ізольованою середньою точкою.
Заземлення установок полягає в поєднанні із землею їх металевих частин (нормально не знаходяться під напругою) із заземлювачем, мають малий опір розтіканню струму.
Заземлювальний пристрій складається з заземлювачів, заземлюючих шин і проводів, що з'єднують корпуси електроустановок із заземлювачами.
Залежно від розташування заземлювачів щодо заземленого обладнання, заземлюючі пристрої поділяють на виносні та контурні (рис 3.4.7). Заземлители виносного заземлювального пристрою виносяться на деякий видалення від заземлюється обладнання. Контурне заземлювальний пристрій забезпечує більш високу ступінь захисту, так як заземлювачі розташовуються по контуру всього заземлюється обладнання.
Рис 3.4.7 Виносний (а) і контурне (б) заземлення:
1-електроди (заземлювачі); 2-токовди (шини); 3-електроустановки
На практиці заземлення здійснюється в наступному порядку:
- Вибирається заземлювальний пристрій (штучне або природне);
- Розраховується заземлювальний пристрій;
-Окремі електроди (заземлювачі) об'єднуються в одне загальне заземлювальний пристрій;
- Корпуси електроустановок з'єднуються із заземлюючим пристроєм;
.
-Складається документація для приймання заземлювального пристрою в експлуатацію.При виборі заземлювального пристрою часто використовують, природні заземлювачі, якими служать трубопроводи, прокладені у землі і мають хороший контакт з грунтом, сталеві труби електропроводів. При будівництві промислових будівель в якості природних заземлювачів можуть бути використані металеві каркаси будівель.
Трубопроводи для горючих рідин і вибухонебезпечних газів використовувати як заземлювачі забороняється. Металеві та залізобетонні конструкції при використанні їх як заземлюючих пристроїв повинні утворювати безперервну електричний ланцюг по металу (в залізобетонних конструкціях повинні передбачатися закладні деталі для приєднання електричного і технологічного обладнання).
При використанні залізобетонних фундаментів як заземлювачів опір розтіканню струму заземлюючого пристрою визначається за формулою
(3.4.25.)
де Qе - питомий еквівалентну електричний опір землі, Ом • м;
s - площа, обмежена периметром будівлі, м 2.
Питомий еквівалентну електричний опір
, (3.4.26.)
де Q1; Q2-питомий електричний опір відповідно верхнього та нижнього шару землі, Ом-м; h1-товщина верхнього шару землі, м; a, b-безрозмірні коефіцієнти, які залежать від співвідношення питомих електричних опорів шарів землі. Якщо Qi> Q2, то a = 3,6, b = 0,1; якщо Q1 <Q2, то a = 1,1 × 10 2, b = 0,3 × 10 -2.
Під верхнім шаром слід розуміти шар землі, питомий опір якого Q1 більше, ніж у два рази, відрізняється від питомого електричного опору нижнього шару Q2. Розрахунок заземлюючого пристрою починається з визначення опору грунту (опір 1 см 3 грунту). Значення питомих опорів різних грунтів можуть бути названі лише приблизно, оскільки залежать не тільки від виду грунту, але і від його вологості і атмосферних умов. Зразкові значення питомого опору деяких грунтів у природних умовах наведені нижче:
Вид грунту Питомий опір
p, Ом • м
Пісок 400 і більше
Супісок 300
Суглинок, 100
Глина 60.
Чорнозем 50
Торф 20
Питомий опір землі на глибині декількох метрів від поверхні сильно коливається, збільшуючись через висихання до кінця сухого літа і промерзання взимку.
Обмірюване (табличне) питомий опір грунту слід привести до розрахункового значення
(3.4.27)
де Q - виміряне (табличне) значення опору грунту, Ом-м;. k - сезонний коефіцієнт землі, що враховує можливе збільшення питомої опору шару.
Значення k залежить від кліматичної зони і одно від 1,5 до 7. Розрізняють три кліматичні зони, відповідні північній, середній і південній смузі європейської частини СНД.
Виходячи з умов роботи, вибирається конструкція заземлювача (електрода) і визначається опір заземлювача розтіканню струму в грунт. Формули для визначення опору заземлювача наведено в табл. 3.4.2.
Якщо в якості заземлювача застосовується кутова сталь, то у формулу для визначення її опору підставляється приведений діаметр d == 0,95 b, де b-ширина смуги або полиці кутової сталі.
Кількість стержнів п заземлювального пристрою знаходимо за формулою
(3.4.28)
де r о - допустиме опір заземлювального пристрою, прийняте менше 4 Ом.
Заземлювач з n 1 довгих електродів довжиною 1 1 у порівнянні з заземлювачем з n 2 коротких електродів довжиною l 2 при однаковому їх витраті {п 1 l 1 == п 2 l 2} забезпечує більш низький опір через менший взаємного впливу електродів при меншій їх числі. Для визначення опору вогнища вертикальних заземлювачів необхідно знати розташування і відстань а між ними: a = (1 ... 3) l
Опір вертикальних заземлювачів:
(3.4.29)
де η - коефіцієнт використання (екранізації) вертикальних електродів.
Коефіцієнт η визначають за табл. 3.4.3. з урахуванням відносини а / 1, кількості електродів п і умов їх розміщення.
Стрижні об'єднуються у вогнище заземлення сполучної смугою (шиною) і розташовуються по замкнутому контуру довжиною
(3.4.30)
При розташуванні стрижнів в ряд, довжина смуги
(3.4.31)
4.2
Таблиця 3. 4.2Схема | Тип заземлювача | Формули |
Труба, стрижень у поверхні землі Труба, стрижень на глибині h '; h = h' +1 / 2 Протяжний за-землітель (смуга, труба) на глибині А, ширина b Кільцевій заземлення літеля (смуга, труба) на глибині h Кругла пластина на поверхні землі (діаметр d) | |
Опір лінії зв'язку
(3.4.32)
де h - глибина закладення смуги, м.
На закінчення визначається опір розтіканню струму заземлюючого пристрою при даній кількості стрижнів з урахуванням смуги зв'язку:
(3.4.33)
де η 1 - коефіцієнт екранування (використання) між смугою зв'язку і вертикальними електродами. У табл. 3.4.4. наводяться значення коефіцієнта η1 з урахуванням відносини а / 1, розташування електродів і їх кількості.
Таблиця 3.4.3.
Кількість електродів п | Коефіцієнт використання η при відношенні відстані між електродами до їх довжини | ||
a / 1 = 1 | a / 1 = 2 | a / 1 = 3 | |
При розміщенні електродів в ряд | |||
2 | 0,87 0,84 - 0,87 | 0,90-0,92 | 0,93-0,95 |
3 | |||
0,76-0,80 | 0,85-0,88 | 0,90-0,92 | |
5 | 0,67-0,72 | 0,79-0,83 | 0,85-0,88 |
10 | 0,56-0,62 | 0,72-0,77 | 0,79-0,83 |
15 | 0,51-0,56 | 0,66-0,73 | 0,75-0,80 |
20 | 0,47-0,50 | 0,65-0,70 | 0,74-0,79 |
При розміщенні електродів по контуру | |||
4 | 0,66-0,72 | 0,76-0,80 | 0,84-0,86 |
6 | 0,58-0,65 | 0,71-0,75 | 0,78-0,82 |
10 | 0,52-0,58 | 0,66-0,71 | 0,74-0,78 |
20 | 0,44-0,50 | 0,61-0,66 | 0,68-0.73 |
40 | 0,38-0,44 | 0,55-0,61 | 0,64-0,69 |
60 | 0,36-0,42 | 0,52-0,58 | 0,62-0,67 |
100 | 0,33-0,39 | 0,49-0,55 | 0,59-0,65 |
4.4.
Таблиця 3. 4.4.Відношення відстані між трубами (куточками) до їх довжини | Коефіцієнт використання η1 при числі труб (кутків) | |||||||
4 | 6 | 8 | 10 | 20 | 30 | 50 | 70 | |
При розміщенні електродів в ряд, | ||||||||
1 2 3 | 0,77 0,89 0,92 | 0,72 0,84 0,88 | 0,67 0,79 0,85 | 0,62 0,75 0,82 | 0,42 0,56 0,68 | 0,31 0,46 0,58 | 0,21 0,36 0,49 | 0,19 0,32 0,42 |
При розміщенні електродів по контуру | ||||||||
1 2 3 | 0,45 0,55 0,70 | 0,40 0,48 0,64 | 0,36 0,43 0,60 | 0,34 0,40 0,56 | 0,27 0,32 0,45 | 0,24 0,30 0,41 | 0,21 0,28 0,37 | 0,20 0,26 0,35 |
При відсутності природних заземлювачів влаштовують штучні, в якості яких застосовують металеві труби, стрижні або кутову сталь, забиті в землю на 0,5-0,8 м нижче рівня землі і приварені до шини, покладеної на глибині 0,5-0,8 м . Відстань між вертикально забитими заземлювачами повинно бути не менше їх довжини.
В якості вертикальних електродів використовують сталеві труби, кутову і круглу (пруткових) сталь довжиною l = 2 ... 10 м. Найменші поперечні розміри допускаються у круглих електродів - d = 6 мм, товщина полиць кутової сталі - 4 мм і товщина стінок сталевих труб - b = 3,5 мм. Такі розміри електродів обумовлені необхідністю надійної роботи заземлювача при корозії і можуть бути збільшені з умов достатньої механічної, міцності при зануренні їх у грунт.
Горизонтальні смугові заземлювачі у вигляді променів, кілець чи контурів використовуються як самостійні заземлювачі або як елементи складного заземлювача з горизонтальних і вертикальних електродів. Для горизонтальних заземлювачів застосовується смугова сталь перетином не менше 48 мм 2 і товщиною 4 мм і кругла сталь діаметром не менше 10 мм.
В однорідному грунті глибина закладення вертикальних електродів h = 0,5 ... 1 м мало впливає на зниження їх опору.
З'єднання елементів заземлювальних пристроїв здійснюється за допомогою зварювання, а корпуси машин та апаратів з'єднуються з провідниками заземлюючих пристроїв зварюванням, надійними болтовими з'єднаннями. Мінімальний переріз заземлювальних голих мідних проводів має бути 4 мм 2, алюмінієвих - 6 мм 2, сталевих - 24 мм 2. Перетин ізольованих мідних дротів повинен бути не менше 1,5 мм 2, алюмінієвих - 2,5 мм 2.
Заземлюючі провідники, розташовані в приміщеннях, повинні бути доступні для огляду, захищені від корозії. Кожен заземлюється елемент установки повинен бути приєднаний до заземлювача або заземлювальної магістралі за допомогою окремого відгалуження (паралельне заземлення). Послідовне включення в заземлюючий провідник декількох заземлюються частин установки забороняється. При прийнятті в експлуатацію кожного заземлювального пристрою необхідно мати: паспорт, що включає виконавчі креслення і схеми заземлювального пристрою з вказівкою розташування підземних комунікацій; акти на підземні роботи з укладання елементів заземлювального пристрою; протоколи приймально-здавальних випробувань заземлювального пристрою.
Вимірювання опору заземлюючих пристроїв проводиться в перший рік експлуатації, а в подальшому - не рідше одного разу на три роки, для цехових електроустановок - не рідше одного разу на рік. Вимірювання опору заземлювачів, питомого опору грунту проводиться в періоди найменшої провідності (влітку, взимку). Термін служби заземлювачів - 25-30 років.