Охрана труда на производстве
Задача 2
Расчёт контурного защитного заземления в цехах с электроустановками напряжением до 1000 В
Рассчитать результирующее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства и сравнить с допустимым сопротивлением.
Длина помещения, м |
Ширина помещения, м |
Удельное сопротивление грунта, Ом•см |
|
66 |
22 |
13000 |
Решение:
В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы длиной 1,5…4 м, диаметром 25…50 мм, которые забивают в землю, а также металлические стержни и полосы. Для достижения требуемого сопротивления заземлителя, как правило, используют несколько труб (стержней), забитых в землю и соединенных там металлической (стальной) полосой.
Контурным защитным заземлением называется система, состоящая из труб, забиваемых вокруг здания цеха, в котором расположены электроустановки.
Заземление электроустановок необходимо выполнять:
- при напряжении выше 380 В переменного и 440 В постоянного тока в помещениях без повышенной опасности, т. е. во всех случаях;
- при номинальном напряжении выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках;
- при любых напряжениях переменного и постоянного тока во взрывоопасных помещениях.
На электрических установках напряжением до 1000 В одиночные заземлители соединяют стальной полосой толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм2. Для уменьшения экранирования рекомендуется одиночные заземлители располагать на расстоянии не менее 2,5…3 м один от другого.
1. Сопротивление растеканию тока Ом, через одиночный заземлитель из труб диаметром 25...30 мм рассчитаем по формуле:
Rтр = 0,9 (с / lтр),
где с - удельное сопротивление грунта, которое выбирают в зависимости от типа, Ом*см, lтр - длина трубы, 1,5…4 м. Принимаем lтр = 150 см.
Rтр = 0,9 (13000 / 150) = 78 Ом.
2. Определяем примерное число заземлителей без учёта коэффициента экранирования по формуле:
n = Rтр / r,
где r - допустимое сопротивление заземляющего устройства, 4 Ом.
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) на электрических установках напряжение до 1000 В допустимое сопротивление заземляющего устройства равно не более 4 Ом.
n = 78 ч 4 = 19,5 ? 20 шт.
3. Определяем коэффициент экранирования заземлителей.
Таблица 1. Коэффициенты экранирования заземлителей зтр
Число труб (уголков) |
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине |
зтр |
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине |
зтр |
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине |
зтр |
|
4 |
1 |
0,66…0,72 |
2 |
0,76…0,80 |
3 |
0,84…0,86 |
|
6 |
1 |
0,58…0,65 |
2 |
0,71…0,75 |
3 |
0,78…0,72 |
|
10 |
1 |
0,52…0,58 |
2 |
0,66…0,71 |
3 |
0,74…0,78 |
|
20 |
1 |
0,44…0,50 |
2 |
0,61…0,66 |
3 |
0,68…0,73 |
|
40 |
1 |
0,38…0,40 |
2 |
0,55…0,61 |
3 |
0,64…0,69 |
|
60 |
1 |
0,36…0,42 |
2 |
0,52…0,58 |
3 |
0,62…0,67 |
Длина трубы - 1,5 м.
Число труб - 20 шт., принимаем 20 шт.
Расстоянии между трубами не менее 2,5…3 м, отношение расстояния между трубами, принимаем 3 м.
зтр = 0,68…0,73, принимаем зтр = 0,68.
3.1. Число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента экранирования определяем по формуле:
n1 = n / зтр
n1 = 20 ч 0,68 = 29,4 ? 29 шт.
3.2. Длину соединительной полосы (м) определяем по формуле:
lп = n1a,
где а - расстояние между заземлителями, м., а = 3 м.
lп = 29 * 3 = 87 м.
Периметр цеха:
P = (a + b) * 2
P = (66 + 22) * 2 = 176 м.
Расчетная длина соединительной полосы получилась меньше периметра цеха, то длину соединительной полосы необходимо принять равной периметру цеха плюс 12…16 м.
lп = Р + 12
lп = 176 + 12 = 188 м.
После этого следует уточнить значение зтр.
а = lп ч n
а = 188 ч 20 = 9,4 м.
Если а ч lтр > 3, принимают зтр=1.
9,4 ч 1,5 = 6,3
В нашем случае 6,3 > 3, следовательно, зтр=1.
Тогда, число вертикальных заземлителей с учётом экранирования будет равно:
n1 = 20 ч 1 = 20 шт.
4. Сопротивление растеканию электрического тока через соединительную полосу, Ом, определяем по формуле:
5. Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства, Ом, определяем по формуле:
где - коэффициент экранирования соединительной полосы, = 0,41 (таб. 2)
Таблица 2. Коэффициенты экранирования соединительной полосы зп
Отношение расстояния между заземлителями к их длине |
Число труб |
||||||
4 |
8 |
10 |
20 |
30 |
40 |
||
1 |
0,45 |
0,36 |
0,34 |
0,27 |
0,24 |
0,21 |
|
2 |
0,55 |
0,43 |
0,40 |
0,32 |
0,30 |
0,28 |
|
3 |
0,70 |
0,60 |
0,56 |
0,45 |
0,41 |
0,37 |
Ответ: допустимое сопротивление заземляющего устройства на электрических установках напряжением до 1000 В равно 4,0 Ом, что соответствует 4 Ом. Следовательно, полученное результирующее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства соответствует норме и заземлители установлены правильно.