ЛАБА 15 для сдачи

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена трудового Красного Знамени Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра «Сетевые информационные технологии и сервисы»

Лабораторная работа № 15 работа

по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

на тему: «Расчет системы защитного заземления»

Выполнил студент 1 курса Группа: УБСТ-2102 ФИО: Фомин Алексей Сергеевич

Проверил: Профессор Яблочников С.Л.

Москва, 2021

Цели:

1.Определить сопротивление устройства защитного заземления осуществляемого с помощью вертикальных электродов (заземлителей), изготовленных из уголковой стали.

2. Ответить на контрольные вопросы.

Задачи:

1.Рассчитать сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода в системе защитного заземления.

2.Узнать количество вертикальных электродов в системе защитного заземления.

3.Определить длину горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды между собой.

4.Высчитать сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы.

5.Посчитать сопротивление растеканию тока для всей системы защитного заземления.

6.Сравнить полученный результат со значением, установленным ГОСТ 2.1.030-81-

R.

Торические сведения:

Сопротивление заземления (сопротивление растеканию электрического тока)

определяется как величина "противодействия" растеканию электрического тока в земле,

поступающего в неё через заземлитель. Измеряется в Ом и должно иметь минимально низкое значение. Идеальный случай - нулевая величина, что означает отсутствие какого-

либо сопротивления при пропускании "вредных" электротоков, что гарантирует их ПОЛНОЕ поглощение землей.

Вертикальный электрод – представляет собой вертикальную трубу диаметром около

60 мм и длиной от 3 до 15 м, устанавливаемую в предварительно пробуренную скважину.

Для того, чтобы при установке электрод не был деформирован, а также для его нормальной работы диаметр скважины должен заметно превышать диаметр электрода. В пространство между электродом и стенками скважины засыпается так называемый околоэлектродный заполнитель. Он состоит из специальной смеси содержащей графитовую крошку заранее необходимой фракции. Благодаря околоэлектродному заполнителю увеличивается площадь контакта электрода с почвой, а также повышается равномерность процесса выщелачивания. Преимуществом вертикального электрода является технологичность — процесс бурения скважины в наше время максимально автоматизирован. К недостаткам вертикального электрода можно отнести то, что не всегда есть техническая возможность пробурить грунт на глубину 3 и более метров.

Защитное заземление — это система, созданная для предупреждения воздействия электрического тока на человека, путём преднамеренного соединения с землёй корпуса и нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Системы заземления могут быть естественными и искусственными. Цель защитного заземления— снизить до безопасной величины напряжение относительно земли на металлических частях оборудования, которые не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановок. В результате замыкания на корпус заземленного оборудования снижается напряжение прикосновения и, как следствие,- ток, проходящий через тело человека, при его прикосновении к корпусам.

Расчет системы защитного заземления Были предоставлены необходимые данные и формулы для расчёта.

1. Сопротивление растеканию тока одиночного электрода в системе защитного заземления, с учетом вышеприведенных условий, определяется по формуле:

где: p - удельное сопротивление грунта, Ом * м;

L – длина, вертикального заземлителя, м;

d = 0,95b - для уголка с шириной полки b, м;

t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, t = t0 + L /2, м;

2. Количество вертикальных заземлителей определяется по формуле:

где: В - коэффициент использования вертикальных заземлителей, определяется из таблицы 15.1, по предварительно найденному отношению: а /L;

а - расстояния между заземлителями,

L - длина вертикального заземлителя.

Коэффициент использования заземлителей зависит от количества заземлителей. Для предварительного расчета рекомендуется В = 0.85, при этом – nB округляется в меньшую сторону.

3. Длина соединительной полосы, выполненной из полосовой стали,

определяется из соотношения:

а) для вертикальных электродов расположенных в ряд -

LП = (nВ – 1) * a

б) для вертикальных электродов расположенных по контуру -

LП = nВ * a

4. Соединительная полоса имеет свое сопротивление растеканию тока,

которое определяется по формуле:

где: bП - ширина полосы, t 0 - глубина ее погружения в грунт.

5. Общее сопротивление заземляющего устройства определятся по формуле:

где: В - коэффициент использования вертикального электрода, определяется с использованием линейной интерполяции в соответствии с таблицей 15.1.

Коэффициент использования горизонтальной полосы П, так же определяется с использованием линейной интерполяции в соответствии с таблицей 15.1.

6. Полученный результат - R0 необходимо сравнить с R. Если он не больше значения,

определенного ГОСТом, то расчет проведен правильно. Если расчетная величина R0

превосходит R, то необходимо повторить расчет, увеличив количество вертикальных электродов и соответственно изменив значения коэффициентов использования. Расчет следует повторять до тех пор, пока не будет выполняться неравенство R0 ≤ R. Таким образом, следует добиться оптимального соотношения между количеством вертикальных электродов и коэффициентами использования, при которых сопротивление растеканию тока всей системы защитного заземления не превосходило бы значения, определенного ГОСТом.

Таблица 15.1

Значение коэффициента использования

Значение коэффициента использования

Таблица 15.2

Варианты к расчету системы защитного заземления

Если в конкретном варианте указано слово "контур", то предполагается, что вертикальные электроды расположены по контуру. В противном случае они расположены в ряд.

Таблица 15.3

Начало расчётов.

Дано:

L=3,5

b=0,06

a=3,5

bп=0,05 p=80

R=4

t0=1 t=2,75

π=3,14

Впроцессе расчета были определены:

1.Сопротивление растеканию тока одиночного электрода в системе защитного заземления

R3=18.6

2.Количество вертикальных заземлителей nB=5,7 = 6

3.Длину горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды между собой.

а) для вертикальных электродов расположенных в ряд -

В = 0,69

LП = ( В – 1) * a ; LП = 17,5

4. Соединительная полоса имеет свое сопротивление растеканию тока, которое определяется по формуле:

Rп=6,76

5. Общее сопротивление заземляющего устройства определятся по формуле: nB=6 ; В=0,69 ; П=0,72

R0=3,03

6. R0 необходимо сравнить с R

R0 ≤ R ; 3,03≤4;

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Область применения и принцип действия защитного заземления.

Защитное заземление - преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции электроустановки.

Назначение защитного заземления— устранение опасности поражения людей и животных электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. е. при «замыкании на корпус».

Принцип действия защитного заземления—снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных «пробоем на корпус». Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования, т. е.

сопротивления заземления, а также путем выравнивания потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по величине к потенциалу заземленного оборудования.

2.Устройство защитного заземления.

Конструкция системы заземления состоит из заземлителя (проводящая часть,

которая имеет непосредственный контакт с землей) и проводника, обеспечивающего контакт между заземлителем и нетоковедущими элементами электрооборудования.

Обычно в качестве заземлителя используется стальной или медный (очень редко)

стержень, в промышленности это как правило, сложная система, состоящая из нескольких элементов специальной формы.

Эффективность системы заземления во многом определяется величиной сопротивления защитного устройства, которую можно уменьшить, повышая полезную площадь заземлителей или увеличивая проводимость среды, для чего задействуется несколько стержней, повышается уровень солей в земле и т.п.

З. Виды заземлений и периодичность проверки состояния заземляющих устройств.

Различают три вида заземлений:

Рабочее – соединение с землёй нейтралей обмоток части силовых трансформаторов и генераторов.

Защитное заземление – заземление всех металлических частей установки,

которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при нарушении изоляции. Защитное заземление выполняется для того,

чтобы повысить безопасность эксплуатации, уменьшить вероятность поражения людей и животных электрическим током в процессе эксплуатации электрических установок.

Заземление молниезащиты предназначено для отвода в землю тока молнии и волн перенапряжений, индуцированных от молниеотводов, защитных тросов и разрядников, и для снижения потенциалов отдельных частей

установки по отношению к земле.

Согласно ПТЭЭП, периодичность проверок контуров заземления (заземляющих устройств) должна составлять 1 раз в 6 лет. Визуальный осмотр видимых частей устройства должен проводиться 1 раз в полгода. Можно проводить проверки и чаще,

особенно если есть подозрения на неисправность заземляющего оборудования.

Проверку сопротивления заземления обычно проводят в комплексе с другими испытаниями. Ее задача — оценить защитные свойства электрического оборудования.

Проводить проверку могут специальные организации, имеющие разрешения для таких работ, сертифицированные в Минэнерго, имеющие специальные лаборатории и

приборы для проведения измерений. Сотрудники должны пройти соответствующее обучение, проверку на знания по охране труда, медицинский осмотр.

4.Методы измерения сопротивления заземления.

Для проверки сопротивления заземления используется метод амперметра-

вольтметра, заключающийся в том, что через измеряемое сопротивление течет ток определенной величины и одновременно измеряется падение напряжения. Разделив значение тока на величину падения напряжения, получаем значение сопротивления. В

принципе, под понятием измерения сопротивления заземления, подразумевается измерение сопротивления растеканию. Правила и нормы испытаний электрооборудования задают минимальное сопротивление заземления, рассчитанные с точки зрения безопасности. Нормы различаются в зависимости от типов электроустановок

(глухозаземленная или изолированной нейтралью). Класс использованного напряжения также влияет на нормы сопротивления.

5.Основное требование к системе защитного заземления.

К заземляющим устройствам относят следующие требования:

Заземляющие устройства электроустановок потребителей должны соответствовать требованиям действующих ПУЭ.

Заземляющие устройства должны обеспечивать безопас-ность людей и защиту электроустановок, а также эксплуатационные ре-жимы работы.

Для той части электрооборудования, которая может оказаться под напряжением

вследствие нарушения изоляции, должен быть обеспечен надежный контакт с

заземляющим устройством либо с заземленными конструкциями, на которых оно

установлено.

При сдаче в эксплуатацию заземляющих устройств электро-установок монтажная организация передает эксплуатирующей органи-зации техническую документацию,

а также протоколы приемосдаточных испытаний.

Присоединение заземляющих проводников к заземлителям, заземляющему контуру и к заземляемым конструкциям должно выпол-няться сваркой, а к корпусам аппаратов, машин и опорам воздушных линий электропередачи — сваркой или надежным болтовым соединением и удовлетворять требованиям ГОСТ.

Открыто проложенные заземляющие проводники должны иметь отличительную окраску в соответствии с требованиями ГОСТ.