Заземление электрооборудования

Реферат

По своему функциональному назначению заземление делится на три вида — рабочее, защитное, заземление молниезащиты.

К рабочему заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов и генераторов, глухое или через дугогасящий реактор.

Защитное заземление выполняется для обеспечения безопасности, в первую очередь, людей.

Заземление молниезащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников и молниеотводов (стержневых или тросовых).

Защитное заземление должны выполнять свое назначение в течение всего года, тогда как заземление, молниезащиты — лишь в грозовой период.

Назначение защитного заземления

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током людей при соприкосновении с металлическими частями электрооборудования, оказавшимся под напряжением. Принцип действия защитного заземления состоит в снижении до безопасного уровня напряжений прикосновения и шага, вызванных замыканием на корпус электрооборудования. Достигается это уменьшением потенциала заземленного оборудования за счет малого сопротивления заземлителя, а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором находится человек и заземленного оборудования за счет подъема потенциала основания до уровня потенциала заземленного оборудования.

R з <<R r

В сетях с напряжением до 1000В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом, при напряжении выше 1000В — не более-0.5 Ом.

При таком включение в электрическую цепь ток, проходящий через человека, будет равен:

Назначение защитного заземления 1 (3.4.21)

R r

I общ

R общ

Назначение защитного заземления 2

Рис 3.4.6 Защитное заземленне: а – схема заземления корпуса электрооборудования; б-эквивалентная электрическая схема

Назначение защитного заземления 3 (3.4.22)

Назначение защитного заземления 4 (3.4.23)

R общ

Назначение защитного заземления 5 (3.4.24)

Пример.

Определить величину поражающего тока при однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью.

15 стр., 7356 слов

Особенности эксплуатации энергетического оборудования предприятия

... практика учащихся, как правило, должна проводиться по месту их будущей работы на участках производственных цехов, оснащенных соответствующим электрооборудованием, в цехах, лабораториях отдела главного энергетика ... количестве аппаратурой, приборами, оборудованием, инструментом и материалами. ... заземления электроустановок и громозащиты зданий и сооружений; характеристику производственных цехов по ...

R п = R об = 0 R u = 3000 Ом

При отсутствии заземления ток поражения:

Назначение защитного заземления 6 А

При наличии защитного заземления:

Назначение защитного заземления 7 А

Как видим, ток поражения при наличии заземляющего устройства значительно меньше удерживающего.

Защитное заземление применяется в электроустановках напряжением до 1000В переменного тока с изолированной нейтралью или с изолированным выводом источника однофазного тока, а также электроустановках в напряжением до 1000В в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой.

Заземление установок заключается в соединении с землей их металлических частей (нормально не находящихся под напряжением) с заземлителем, имеющим малое сопротивление растеканию тока.

Заземляющее устройство состоит из заземлителей, заземляющих шин и проводов, соединяющих корпуса электроустановок с заземлителями.

Заземлители выносного

Заземлители выносного 1

Рис 3.4.7 Выносное (а) и контурное (б) заземления:

1-электроды (заземлители); 2-токовды (шины); 3-электроустановки

На практике заземление осуществляется в следующем порядке:

  • выбирается заземляющее устройство (искусственное или естественное);
  • рассчитывается заземляющее устройство;
  • отдельные электроды (заземлители) объединяются в одно общее заземляющее устройство;
  • корпуса электроустановок соединяются с заземляющим устройством;
  • составляется документация для приемки заземляющего устройства в эксплуатацию .

При выборе заземляющего устройства часто используют, естественные заземлители, которыми служат трубопроводы, проложенные в земле и имеющие хороший контакт с грунтом, стальные трубы электропроводов. При строительстве промышленных зданий в качестве естественных заземлителей могут быть использованы металлические каркасы зданий.

Трубопроводы для горючих жидкостей и взрывоопасных газов использовать в качестве заземлителей запрещается. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу (в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования).

При использовании железобетонных фундаментов в качестве заземлителей сопротивление растеканию тока заземляющего устройства определяется по формуле

Заземлители выносного 2

где Qэ — удельное эквивалентное электрическое сопротивление земли, Ом

  • м;

s — площадь, ограниченная периметром зда­ния, м 2 .

Удельное эквивалентное электрическое сопротивление

Удельное эквивалентное электрическое сопротивление 1 ,

7 стр., 3169 слов

Заземляющие устройства

... нулевого потенциала к току, протекающему через заземлитель (8-9) Таким образом, сопротивление заземляющего устройства включает сопротивление заземлителя (активное) и сопротивление заземляющей сети (активное и индуктивное, доля индуктивного сопротивления растет при применении стальных проводников). Удельное сопротивление грунта зависит ...

где Q1; Q2 —удельное электрическое сопротивление соответственно верхнего и нижнего слоя земли, Ом-м; h1—толщина верхнего слоя земли, м; a , b —безразмерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электрических сопротивлений слоев земли. Если Qi>Q2, то a =3,6, b =0,1; если Q1<Q2, то a =1,1 × 10 2 , b =0,3 × 10 -2 .

Под верхним слоем следует понимать слой земли, удельное сопротивление которого Q1 более, чем в два раза, отличается от удельного электрического сопротивления нижнего слоя Q2 . Расчет заземляющего устройства начинается с определения сопротивления грунта (сопротивление 1 см 3 грунта).

Значения удельных сопротивлений различных грунтов могут быть названы лишь приблизительно, так как зависят не только от вида грунта, но и от его влажности и атмосферных условий. Примерные значения удельного сопротивления некоторых грунтов в естественных условиях приведены ниже:

Вид грунта Удельное сопротивление

p, Ом

  • м

Песок 400 и более

Супесок 300

Суглинок , 100

Глина 60.

Чернозем 50

Торф 20

Удельное сопротивление земли на глубине нескольких метров от поверхности сильно колеблется, увеличиваясь из-за высыхания к концу сухого лета и промерзания зимой.

Измеренное (табличное) удельное сопротивление грунта следует привести к расчетному значению

Вид грунта удельное сопротивление 1

где Q — измеренное (табличное) значение сопротивления грун­та, Ом-м;. k — сезонный коэффициент земли, учитывающий возможное увеличение удельного сопротивления слоя.

Значение k зависит от климатической зоны и равно от 1,5 до 7. Различают три климатические зоны, соответствующие северной, средней и южной полосе европейской части СНГ.

Исходя из условий работы, выбирается конструкция заземлителя (электрода) и определяется сопротивление заземлителя растеканию тока в грунт. Формулы для определения сопротивления заземлителя приведены в табл. 3.4.2.

Если в качестве заземлителя применяется угловая сталь, то в формулу для определения ее сопротивления подставляется приведенный диаметр d==0,95 b, где b— ширина полосы или полки угловой стали.

Количество стержней п заземляющего устройства находим по формуле

Вид грунта удельное сопротивление 2

r о

n 1

Сопротивление вертикальных заземлителей:

Вид грунта удельное сопротивление 3

где η — коэффициент использования (экранизации) вертикаль­ных электродов.

Коэффициент η определяют по табл. 3.4.3. с учётом отношения а/1, количества электродов п и условий их размещения.

Стержни объединяются в очаг заземления соединительной полосой (шиной) и располагаются по замкнутому контуру длиной

Вид грунта удельное сопротивление 4

При расположении стержней в ряд, длина полосы

Вид грунта удельное сопротивление 5

Таблица 3. 4.2

Схема

Тип заземлителя

Формулы

Вид грунта удельное сопротивление 6

Труба, стержень у поверхности земли

Труба, стержень на глубине h’; h= h’+1/2

Протяженный за-землитель (полоса, труба) на глубине А, ширина b

Кольцевой зазем-литель (полоса, труба) на глубине h

Круглая пластина на поверхности зем­ли (диаметр d)

Вид грунта удельное сопротивление 7

Вид грунта удельное сопротивление 8

Вид грунта удельное сопротивление 9

Вид грунта удельное сопротивление 10

Вид грунта удельное сопротивление 11

Сопротивление полосы связи

Вид грунта удельное сопротивление 12

где h — глубина заложения полосы, м.

В заключение определяется сопротивление растеканию тока заземляющего устройства при данном количестве стержней с учетом полосы связи:

Вид грунта удельное сопротивление 13 (3.4.33)

где η1- коэффициент экранирования (использования) между полосой связи и вертикальными электродами. В табл. 3.4.4. приводятся значения коэффициента η1 с учетом отношения а/1, расположения электродов и их количества.

Таблица 3.4.3.

Количество электродов п

Коэффициент использования η при отношении расстояния между электродами к их длине

a/1=1

a/1=2

a/1=3

При размещении электродов в ряд

2 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 размещении электродов 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

Таблица 3. 4.4.

Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине

Коэффициент использования η1 при числе труб (уголков)

4

6

8

10

20

30

50

70

При размещении электродов 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 размещении электродов 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 отсутствии естественных заземлителей устраивают искусственные, в качестве которых применяют металлические трубы, стержни или угловую сталь, забитые в землю на 0,5—0,8 м ниже уровня земли и приваренные к шине, уложенной на глубине 0,5—0,8 м. Расстояние между вертикально забитыми заземлителями должно быть не менее их длины.

В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы, угловую и круглую (прутковую) сталь длиной l=2…10 м. Наименьшие поперечные размеры допускаются у круглых электродов — d=6 мм, толщина полок угловой стали — 4 мм и толщина стенок стальных труб — b=3,5 мм. Такие размеры электродов обусловлены необходимостью надежной работы заземлителя при коррозии и могут быть увеличены из условий доста­точной механической, прочности при погружении их в грунт.

Горизонтальные полосовые заземлители в виде лучей, колец или контуров используются как самостоятельные заземлители или как элементы сложного заземлителя из горизонтальных и вертикальных электродов. Для горизонтальных заземлителей применяется полосовая сталь сечением не менее 48 мм 2 и толщиной 4 мм и круглая сталь диаметром не менее 10 мм.

В однородном грунте глубина заложения вертикальных электродов h=0,5…1 м мало влияет на снижение их сопротивления.

Соединение элементов заземляющих устройств осуществляется с помощью сварки, а корпуса машин и аппаратов соединяются с проводниками заземляющих устройств сваркой, надежными болтовыми соединениями. Минимальное поперечное сечение заземляющих голых медных проводов должно быть 4 мм 2 , алюминиевых — 6 мм 2 , стальных — 24 мм 2 . Сечение изолированных медных проводов должно быть не менее 1,5 мм 2 , алюминиевых — 2,5 мм 2 .

Заземляющие проводники, расположенные в помещениях, должны быть доступны для осмотра, защищены от коррозии. Каждый заземляемый элемент установки должен быть присое­динен к заземлителю или заземляющей магистрали посредством отдельного ответвления (параллельное заземление).

Последовательное включение в заземляющий проводник нескольких заземляемых частей установки запрещается. При приемке в эксплуатацию каждого заземляющего устройства необходимо иметь: паспорт, включающий исполнительные чертежи и схемы заземляющего устройства с указанием расположения подземных коммуникаций; акты на подземные работы по укладке элементов заземляющего устройства; протоколы приемо-сдаточных испытаний заземляющего устройства.

Измерение сопротивления заземляющих устройств производится в первый год эксплуатации, а в дальнейшем — не реже одного раза в три года, для цеховых электроустановок — не реже одного раза в год. Измерение сопротивления заземлителей, удельного сопротивления грунта проводится в периоды наименьшей проводимости (летом, зимой).

Срок службы заземлителей — 25-30 лет.