книги из ГПНТБ / Сакулин В.П. Безопасность труда при монтаже и эксплуатации электроустановок

коэффициент (коэффициент сеиоіиіоети), учитыва­ ющий изменение р г, зависимости от платности грунта. Значения климатических коэффициентов (Л'і — для периода наибольшей ізл.ажностн грунта, Ко— для средней влажности грунта п К3 — для периода напмснытіей влажности грунта) предстаилеиы в табл. 5.

Табл и ца 5

Расчетные климатические коэффициенты для измеренных ' значении удельного электрического сопротивления грунта

	Характер	грунта,		заяемлптель		Глубина
						заложе­		к,
						ния,			к .
							м
	Горизонтальная		полоса				0.5	6.5	5.0
	Круглая сталь		стержни		длиной		0.8	3.0	2,0
	Вертикальные
	1—3 м пли сложные конструк­
	ции углубленных			заземлптелей,			со00
	расположенные в			грунтах:		О 00		to о	1.5
	суглинок
	садовая земля (ниже 0,6 м						1	—
						0 - 3			1,32
	расположена			гліпіа)	глины
	гравии	с	примесью			0 - 2		1.8	1,2
	(ниже глпна)					0 - 2		2,5	1.51
	известняк
	гравпіі	с примесью песка				0 - 2		1.5	1,3
	торф					0 - 2		1,4	1,1
	песок					0 - 2		2,4	1.56
	глгша					0 - 2		2,4	1,36

к я

4.5

1.6

1.4

1,2

1.1

1.2

1.2

1.0

1.2

1.2

4. Определяется сопротивление одиночного верти­ кального заземлителя. При использовании трубы пли круглого стержня, забитых вровень с поверхностью земли, сопротивление подсчитывается по формуле: '

*0 = 0 ,3 6 6 ^ - 0 * . ,

где: рр — расчетное удельное электрическое сопротив­ ление грунта с учетом климатического коэф­ фициента для вертикальных заземлптелей, Ом • м;

I — длина заземлителя, м;

d — диаметр заземлителя, м.

Если же используется угловая сталь, то в фор­ мулу вместо d вводится эквивалентный диаметр угол­ ка dy = 0,95 b, где b ширина полки угловой стали.

НО

Например, для угловой стали	с шириной иолок
50 ■50 мм эквивалентный диаметр	составит:

rfy= 0,956 =0,95 ■50 = 47,5 мм = 0,0475 м.

Для определения сопротивления одиночного верти­ кального заземлителя (трубы, уголка, круглой стали), верхний конец которого углублен на 0,5—0,8 м, при­ меняется формула:

где t — расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.

Рис. 30. Взаимное экранирование заземлнтелеіі при параллель­ ном соединении (стрелками показаны лшппі тока, стекающего через заземлптели в землю).

5. Учитывая коэффициент экранирования и зная предельно допустимую величину сопротивления зазем­ ляющего устройства, определяем ■необходимое количе­ ство п вертикальных заземлнтелеіі:

где: йз — допустимое значение				заземляющего			устрой­
ства согласно ПУЭ;					вертикальных
т] — коэффициент	экранирования
заземлнтелеіі,		который учитывает взаимное
экранирование между				заземлптелямн,			распо­
ложенными	друг		от	друга	на	расстоянии
менее 40 м.
Обычно вертикальные заземлителя находятся на
расстоянии 3—6 м друг		от	друга, при этом				токовое
поле одного заземлителя		накладывается				на	токовое

Ш

поле соседнего заземлптеля. Такое наложение полей друг на друга увеличивает сопротивление растеканию тока с заземлнтелей (рис. 36).

Коэффициент экранирования зависит от количества вертикальных электродов (заземлителей) и отношения расстояния между ними а к их длине I, которое при­ нимается в пределах 0,5—6,0.

6. Определяется длина Іп соединительной горизон­ тальной полосы:

/п = 1,05л«, м.

7.Далее подсчитывается сопротивление одиночной

соединительной полосы R „ .0, прокладываемой в грунте на глубине t = 0,5—0,8 м от поверхности земли, по формуле:

0,366Рі)

In ь - ж 0м-

где: рр — расчетное удельное электрическое сопротив­ ление грунта с учетом климатического коэффициента для горизонтальной полосы, Ом • м;

Б — ширина полосы, м;

t — глубина заложения полосы, измеряемая от поверхности земли до середины ширины по­ лосы, м.

Если для соединительной полосы применен круг­ лый проводник, то его сопротивление определяется по формуле:

О.змірр	ln	Ом
Rn. и =	dl

где d — дпаметр проводника.

Если требуется проложить несколько соединитель­ ных полос, то их общее сопротивление Б п будет опре­ деляться с учетом коэффициента экранирования для полосовых заземлнтелей:

где: п — количество полосовых заземлителей;		*
Цп — коэффициент	экранирования, определяемый
но графикам	(рис. 37).

112

8.	Общее сопротивление контурного			заземлнтеля
R K, состоящего из вертикальных заземлителей				и сое­
динительных полос,		определяется по формуле:
	г,	_	RoRn
			^оЧп+ а^пЧ

Рис. 37. Коэффициенты использования стержневых и полосовых заземлителей:

а.	— для	ряда параллельно соединенных вертинальных		заземлителей;
б	— для	вертикальных заземлителей, расположенных контуром;				в	— для
соединительных полос заземлителей, расположенных в			ряд;	г	— для сое­
	динительных полос заземлителей, расноложеипых		контуром.

•из

Примеры расчета заземляющих устройств

Пример 1. Определить сопротивление вертикального одиноч­ ного заземлнтеля, выполненного нз угловой стали 50-50-5 мм, длиной 3 м, забитого вровень с поверхностью землп. Удельное

электрическое	сопротивление грунта	составляет 40	Ом • м
(глина). Грунт средней влажности.		сопротивленію	грунта
Удельное	расчетное электрическое

сучетом климатического коэффициента составит:

Рр = рйга= 40 • 1,30 = 54,5 Ом • м.

Эквивалентный диаметр уголка:

d y = 0,95 • 50 = 0,0475 м.

Сопротивление вертикального одиночного заземлнтеля со-

	ставит:		. л-1,а		4-3
	R a = 0,300 1ST% =	0,300				=	6,071»: 252 =
				3	lg 0,0475
		= 6,67-2,4 =			16 Ом.
	Прнмер 2. Дапные	первого		примера, но			заземлитсяь забит

в грунт на глубину от поверхности земли до верхнего конца заземлнтеля 0,8 м.

Расстояние от поверхности земли до середины длины элек­

трода / = 0,8 + 1,5 = 2,3 м.				составит:
Сопротивление заземлнтеля
/?0=о,зеб ре		,	21	,	1 .	4і + А
		te d		+	1 .
= 0,300	54,5	2	-3			4	-2 ,3 + 3 '
	lg 0,0475			‘г	2 lg 4		±_3U
							- 2 ,3—- 33

= 0,67 (lg 126 + 0,5 lg 1,97) = 6,07 -2,25 = 15 Ом.

Пример 3. Определить необходимое количество уголков п для выполнения заземляющего устройства (при расположении заземлнтелен в ряд) сопротивлением = 4 Ом. Остальные данные берем из примера 2.

Примем расстояние между заземлнтелямн а = 3 м, тогда отношение - J — 1.

По графикам (рис. 37) определяем коэффициент экраниро­

вания. При отношении ^ = 1 it ■прполнжеином количестве

заземлнтелен, равном 4, коэффициент экранирования Ц = 0.8. Необходимое количество заземлителей определится но фор­

муле:

”	-	Rо	—	15	. п		г
		4 3		0,8 • 4- = 4,7			5 шт.
		R
Пример 4. Данные			примера		3.	Заземлнтеля		приварены
к соединительной		полосе		с поперечным			сечением 40-4 мм
(В = 40 мм = 0,04		м),	проложенной			в грунте от		поверхности

землн до середины ширины полосы на глубине t — 0,5 м. Опре­ делить сопротивление заземляющего устройства.

і

Длина соединительной полосы еостаинт:

	/п =	1,05ни =			1,05 • 3 • 5 = 15,8		10 .м.
Сопротивление полосы с учетом климатического коэффи­
циента	Л'з = 5 будет равняться:
	У?п = 0,366 Ррів				0	40 ■5 .	2 • 250
						306 - n r - lg •
		ln	S Bt		U’	16 6	0,04-0,5
	= 4,57 - lg 25 600 = 4,57 • 4,41 =						20 Ом.
Коэффициент экранирования полосы определяем но гра­
фику (рпс. 37).
Для числа заземлителсн п = 5 н отношения у = 1								коэффн-
цпент экранирования полосы і]п = 0,75.
Общее сопротивление				заземляющего устройства R к опреде­
ляем по формуле:
г , _	R oR n	_			'15 • 2 0		3 0 0
И	R 0v\n + п Я п Ч		1 5	- 0 , 7 5 +		5 - 2 0 - 0 , 8	9 1 , 2 5	’ 1	‘
					§ 3
			ЗАНУЛЕНИЕ
В электрических				сетях		напряжением 380/220 В

с глухозаземленной нейтралью обязательно примене­ ние нулевого провода, связанного с заземленной нейт­ ралью источника питания (трансформатора, генера­ тора) .

Металлические части электроустановок, подлежа­ щие заземлению, присоединяются к нулевому проводу сети, т. е. зануляются.

При замыкании фазного провода на пулевой провод или запуленные металлические корпуса электроуста­ новок возникает короткозамкнутая цепь фаза — нуль, обладающая незначительным сопротивлением. В ко­ роткозамкнутой цепи будет проходить ток короткого замыкания, значительно превышающий ток нагрузки.

Иа пути тока короткого замыкания устанавливает­ ся плавкий предохранитель или автомат, отключаю­ щие сеть при возникновении короткого замыкания.

Термин «зануление» в «Правилах устройства элек­ троустановок» отсутствует. Он заменен общим терми­ ном «заземление», что иногда вызывает некоторые затруднения в правильном понимании рассматриваемо­ го вопроса электромонтерами п инженерно-техниче­ скими работниками.

115

В помещениях особо опасных в дополнение к зану­ лению выполняется заземляющее устройство, служа­ щее для выравнивания потенциалов п снижения на­ пряжения прикосновения п шага. В этом случае обяза­ тельна металлическая связь между заземляющим устройством п пулевым проводом сети.

Нулевой провод па ВЛ повторно заземляется, что снижает напряжение между пулевым проводом и зем­ лей в случае замыкания фазного провода на корпус электроустановки.

Прп отсутствии в сети повторных заземлений пу­ левого провода прп замыкании фазного провода на корпус электроустановки за местом обрыва пулевого провода запуленные металлические части электроуста­ новок, расположенные за местом замыкания, окажутся под папряжеппем, близким к фазпому.

При наличии в сети повторного заземления напря­ жение прикосновения будет зависеть от величины со­ противления повторного заземления. Если сопротивле­ ние повторного заземления равно сопротивлению за­ земляющего устройства на питающей подстанции, то напряжение прикосновения составит половину фазного.

Напряжение прикосновения будет тем меньше, чем больше отношение сопротивлений:

R,

Rn. 3 ’

где: R-, — сопротивление заземляющего устройства на подстанции;

Rn - з — сопротивление повторного заземления.

Прп отсутствии в сетп повторных заземлений во время существования короткозамкнутой цепи фаза — пуль на всем запуленном электрооборудовании появится напряжение относительно землп, величина которого может быть значительно выше допустимого.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала напряжение U n на запулсштом электрообору­ довании не должно превышать допустимого значения:

=доп,

где: І л— ток короткого замыкания, А;

Rn — сопротивление пулевого провода, Ом;

С^гф.доп — допустимое значение напряжения прикосно­ вения, В.

116

Достигаются такие условия при следующих соот­ ношениях селений фазного и нулевого проводов сети напряжением 380/220 В:

^U п р . доп

U Ф — С Пр. д о п ’

где: і?ф — сечение фазного провода; Sn — сечение нулевого провода;

Uф — фазное напряжение сети 220 В.

Если принять как допустимое напряжение прикос­ новения 36 В, то соотношение сечений фазного п ну­

левого проводов сети	(материал проводов			одинаков)
должно составлять:
36 .	, _	Уф (220-36) _	с , г
S n 220 — 36 ’	Л,І~	36	’	ф’

Для того чтобы снизить напряжение иа занулениом электрооборудовании до допустимого значеппя (36 В), требуется выполнить нулевой провод сети сеченпем в 5,1 раза большим, чем фазный. Снижение напряже­ ния на запулепном электрооборудовании до допусти­ мого значения путем увеличения сечения нулевого провода нецелесообразно.

Для питания сельскохозяйственных потребителей сечение и проводимость нулевого провода принимают равными фазному проводу, т. е. нулевой провод выпол­ няется такого же сечения и такой же марки, что и фазный. Возможные значения напряжения на занулепном электрооборудовании в зависимости от соотноше­ ний сечений фазного п пулевого проводов представ­ лены в табл. 6.

Если в сети имеется хотя бы одно повторное зазем­ ление, напряжение на занулениом электрооборудовании снизится н составит:

и H=ISRn. 3,

где I з — ток, проходящий по повторному заземлению. Повторные заземления нулевого провода выполня­ ются на концах ВЛ, иа концах ответвлений ВЛ дли­ ной более 200 м, а также через каждые 250 м по ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства каждого пз повторных заземлений пе должно превышать 10 Ом при мощности источников питания (генератор, тран­

сформатор) более 100 кВ • А.

117

Т а б л иди б

Возможные значении напряжения на запуленном электрооборудовании в сетях напряжением 380/220

и220/127 В при различных соотношениях сечений фазного и нулевого проводов

Соотношение		Папрпжсние па запуленном
		электрооборудовании, R
сечений	S H и	сеть 380/220 В	сеть 220,427 В
		ПО	0Г)
S n =	у *^ф	146	84
£ц—		170	05

При мощности источника питания 100 кВ • Л н ме­ нее сопротивление заземляющего устройства каждого нз повторных заземлений ие должно превышать 30 Ом при числе их иа ВЛ по менее трех.

В районах вечной мерзлоты, а также при скальном грунте разрешается выполнять повторное заземление нулевого провода только па концах ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства каждого пз повторных зазем­ лений может быть увеличено но сравнению с нормами, рассмотренными выше, но не более чем в 1Ü раз.

Для отключения аварийного участка сети при од­ нофазном коротком замыкании необходимо, чтобы крат­ ности тока однофазного замыкания на корпус электро­

установки	нулевой провод по отношению к номи­
нальному /„и л составлялии			не менее указанных в табл. 7.
				Т а б л и ц а 7
	Значение коэффициента кратности
Вид отключающего			Помещение с нор­	Помещение с взрыво­
аппарата			мальной средой	опасной средой
Продохраннтель			з/„	4/ц
Автомат с	обратнозаіш-		37„	в/„
снмой характеристикой
Автомат с электромагнит-			1,4Л.	. 1,4/,,
ныы расцепителем		(при /„ sg 100 А)		(при 7„-< Ю0 А)
			1,25/,,	1,25/„
		(при 7„ > 100 А)		(при /„> 100 А)

118

Если сеть защищается автоматическими выключа­ телями типа АП50-2МЗТО или A3124, имеющими элек­ тромагнитный расцепитель (отсечку) в пулевом про­ воде, то ток однофазного замыкания в петле фаза — нуль должен быть не менее величины тока уставки автоматического выключателя, умноженной па коэффи­ циент разброса (по заводским данным) и на коэффи­ циент запаса, равный 1,1.

Ток однофазного короткого замыкания подсчиты­

вается по приближенной форхмуле, рекомендуемойПУЭ:

где:	Uф — фазное Z”+f
	^О — расчетное сопротивление обмотки пн-

1з --------- -у—,

тающего трансформатора; напряжение сети;

2 п = У йп + Х п—полное сопротивление петли фаза — нуль, включающее: і?п — активное сопротивление фаз­ ного и нулевого проводов на участке от источника пи­ тания до места короткого замыкания и Хп — реактивное сопротивление тех же проводов.

Для проводов из цветных металлов Хп принимается из расчета 0,6 Ом на 1 км длины провода. Активное сопротивление для проводов из цветных металлов (медь, алюминий) может быть определено по формуле:

где: Іп — длина провода		петли фаза — пуль, м;				.меди
у — удельная	проводимость проводов				(для
57 м/Ом • мм2,		для	алюминия	32	м/Ом • мм2) ;
Sn — сечение	проводов		петли фаза — нуль,			мм2.
Сопротивление	фазы	питающего		трансформатора

в зависимости от его мощности приведено в табл. 8.

Пример. Воздушная линия, питающая ферму, выполнена проводом марки Л-Зо. Нулевой провод имеет то же сечение и ту же марку, что и фазные провода. Расстояние от подстанции до фермы составляет 0,5 іш. На потребительской подстанции установлен трансформатор тина ТМ-100 мощностью 100 кВ-Л.

Определить ток одиофазпого короткого замыкания при за­ мыкании фазного провода сети 380/220 В па корпус электро­

двигателя вакуумного	насоса. Переходным сопротивлением
в месте короткого замыкания пренебречь.
Определим полное	сопротивленце петли фаза — нуль..

119