Файл: Учебнометодическое пособие по лабораторным работам для студентов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 283
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
жилы подводящего кабеля.
Защитное действие заземления состоит в том, что оно перераспределяет ток замыкания между заземляющим устройством и человеком (рис. 8.4). При этом сила тока замыкания на землю из-за малой величины сопротивления за- щитного заземления (Rз = 4 Ом) по сравнению с сопротивлением тела человека (Rh = 1000 Ом) существенно превышает силу тока, проходящего через человека.
Рис. 8.4. Схема прикосновения человека к корпусу заземленного оборудования, оказавшегося под напряжением в результате пробоя фазы
Защитное заземление эффективно, если ток замыкания на землю I3 не уве- личивается с уменьшением сопротивления замыкания R3, т. е. только для сетей с изолированной нейтралью. Ток глухого замыкания на землю здесь опреде- ляется проводимостью изоляции исправных фаз. В сетях с заземленной нейтралью защитное заземление менее эффективно, так как из-за малого сопротивления нейтрали Ro ток I3 резко возрастает. Лишь в сетях с напряже- нием выше 1000 В защитное заземление находит применение, потому что здесь замыкание на землю является коротким замыканием, приводящим к срабатыва- нию максимальной токовой защиты.
Для обеспечения безопасности эксплуатации сетей с заземленной нейтра- лью напряжением до 1000 В в них применяется зануление. т. е. преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, которые мо- гут оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым про- водом.
Повторное заземление нулевого провода выполняется с целью резервиро- вания в случае его обрыва, а также для снижения напряжения на корпусе в мо- мент пробоя фазы. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает максимальная токовая защита. Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превы-
шать не менее чем в три раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключе- ния с обратнозависимой от тока характеристикой.
Защитное заземление выполняют:
Заземляют либо корпуса электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью, либо нейтраль в сетях с глухозаземленной нейтралью, соединяя их проводником с заземлителем (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Принципиальная схема защитного заземления:
а – в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б – в сети
с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 – заземляемое оборудование;
2 – заземлитель защитного заземления; 3 – заземлитель рабочего заземления (заземления нейтрали источника тока)
Заземляющее устройство – это совокупность конструктивно объединен- ных заземляющих проводников и заземлителя. Заземлителем называются оди- ночные или объединенные в группу металлические проводники электрического тока (электроды), находящиеся в грунте и имеющие с ним электрический кон- такт. Различают естественные и искусственные заземлители. Естественные за- землители – это металлические заглубленные конструкции (за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов) или арматура железобетонных конструкций, фундаментов зданий. Искусственные заземлители предназначены только для заземления, в качестве них используют: вертикальные электроды – стержни диаметром до 20 мм, уголки, стальные трубы длиной 2 – 5 м и с тол-
щиной стенок 3,5 мм и более, ввертываемые или забиваемые вертикально в землю; горизонтальные полосы – стальные полосы и стержни, укладываемые горизонтально в траншеи на глубину 0,5 – 0,7 м. Ток, стекая с электрода в зем- лю, растекается по значительному ее объему. Пространство вокруг электрода, в котором наблюдается растекание тока замыкания, представляет собой поле рас-
текания. Растекание тока в грунте зависит от размеров заземлителя, площади его контакта с грунтом, свойств грунта, его удельного сопротивления (Омм), которое всегда больше сопротивления заземлителя. Потенциал на поверхности
земли вокруг электрода уменьшается от максимального
max I3 R3
непос-
редственно у электрода до 0 на значительном удалении от него (для практичес- ких целей применяют расстояние 20 м от заземлителя).
Если человек, находясь на расстоянии от заземлителя, прикоснется к заземленному оборудованию, оказавшемуся под напряжением (рис. 8.6), напря- жение прикосновения будет равно:
U h =(Uз – x) = (max – x) = max = Iз Rз, (8.5) где = (max – x) / max – коэффициент напряжения прикосновения, зави-
сящий от конструкции заземлителя и места нахождения человека.
Напряжение прикосновения по мере удаления от места заземления воз- растает.
Напряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек и находящимися одна от другой на расстоянии шага, называется шаговым напряжением.
Человек, находясь в поле растекания тока заземлителя, может оказаться под напряжением шага (рис. 8.6):
Uш = (x – x+c) = Iз Rз 1 , (8.6)
где 1
– коэффициент напряжения шага, учитывающий форму кривой
уменьшения потенциала по мере удаления от заземлителя.
Ток, протекающий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному оборудованию, равен
Uh
R
Ih
h
Ih
R 3
R
h
α β.
(8.7)
Он снижается с уменьшением сопротивления заземления и коэффициента напряжения прикосновения .
Правильно рассчитанное защитное заземление должно иметь не только малое сопротивление растеканию тока на землю, но и снижать до допустимых величин напряжение прикосновения Uh и напряжение шага Uш, т. е.
Uh Uh доп; Uш Uш доп; (8.8) где Uh доп, Uш доп – предельно допустимые значения напряжений прикос-
новения и шага.
Рис. 8.6. Растекание тока в грунте вокруг заземлителя
Расчет сопротивления растеканию тока с заземлителей разных типов про- водится в следующей последовательности:
ловиях вымывания или промерзания грунта в формулы необходимо подставить расчетное значение расч:
расч=
изм , (8.9)
где изм – измеренное удельное сопротивление грунта;
– климатический коэффициент (см. табл. 8.2).
Таблица8.1
Приближенные значения удельных электрических сопротивлений грунтов
Таблица8.2
Значения расчетных климатических коэффициентов сопротивления грунта
Примечание. Значениями коэффициента 1 пользуются в случае, если
Защитное действие заземления состоит в том, что оно перераспределяет ток замыкания между заземляющим устройством и человеком (рис. 8.4). При этом сила тока замыкания на землю из-за малой величины сопротивления за- щитного заземления (Rз = 4 Ом) по сравнению с сопротивлением тела человека (Rh = 1000 Ом) существенно превышает силу тока, проходящего через человека.
Рис. 8.4. Схема прикосновения человека к корпусу заземленного оборудования, оказавшегося под напряжением в результате пробоя фазы
Защитное заземление эффективно, если ток замыкания на землю I3 не уве- личивается с уменьшением сопротивления замыкания R3, т. е. только для сетей с изолированной нейтралью. Ток глухого замыкания на землю здесь опреде- ляется проводимостью изоляции исправных фаз. В сетях с заземленной нейтралью защитное заземление менее эффективно, так как из-за малого сопротивления нейтрали Ro ток I3 резко возрастает. Лишь в сетях с напряже- нием выше 1000 В защитное заземление находит применение, потому что здесь замыкание на землю является коротким замыканием, приводящим к срабатыва- нию максимальной токовой защиты.
Для обеспечения безопасности эксплуатации сетей с заземленной нейтра- лью напряжением до 1000 В в них применяется зануление. т. е. преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, которые мо- гут оказаться под напряжением, с многократно заземленным нулевым про- водом.
Повторное заземление нулевого провода выполняется с целью резервиро- вания в случае его обрыва, а также для снижения напряжения на корпусе в мо- мент пробоя фазы. Зануление превращает замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, в результате которого срабатывает максимальная токовая защита. Согласно ПУЭ ток однофазного короткого замыкания должен превы-
шать не менее чем в три раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток срабатывания расцепителя автоматического выключе- ния с обратнозависимой от тока характеристикой.
Защитное заземление выполняют:
-
во всех случаях при переменном номинальном напряжении 380 В и выше и постоянном напряжении 440 В и выше; -
при номинальном переменном напряжении от 42 до 380 В и постоянном – от 110 до 440 В в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных, в на- ружных установках.
Заземляют либо корпуса электрооборудования в сетях с изолированной нейтралью, либо нейтраль в сетях с глухозаземленной нейтралью, соединяя их проводником с заземлителем (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Принципиальная схема защитного заземления:
а – в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше; б – в сети
с заземленной нейтралью выше 1000 В; 1 – заземляемое оборудование;
2 – заземлитель защитного заземления; 3 – заземлитель рабочего заземления (заземления нейтрали источника тока)
Заземляющее устройство – это совокупность конструктивно объединен- ных заземляющих проводников и заземлителя. Заземлителем называются оди- ночные или объединенные в группу металлические проводники электрического тока (электроды), находящиеся в грунте и имеющие с ним электрический кон- такт. Различают естественные и искусственные заземлители. Естественные за- землители – это металлические заглубленные конструкции (за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов) или арматура железобетонных конструкций, фундаментов зданий. Искусственные заземлители предназначены только для заземления, в качестве них используют: вертикальные электроды – стержни диаметром до 20 мм, уголки, стальные трубы длиной 2 – 5 м и с тол-
щиной стенок 3,5 мм и более, ввертываемые или забиваемые вертикально в землю; горизонтальные полосы – стальные полосы и стержни, укладываемые горизонтально в траншеи на глубину 0,5 – 0,7 м. Ток, стекая с электрода в зем- лю, растекается по значительному ее объему. Пространство вокруг электрода, в котором наблюдается растекание тока замыкания, представляет собой поле рас-
текания. Растекание тока в грунте зависит от размеров заземлителя, площади его контакта с грунтом, свойств грунта, его удельного сопротивления (Омм), которое всегда больше сопротивления заземлителя. Потенциал на поверхности
земли вокруг электрода уменьшается от максимального
max I3 R3
непос-
редственно у электрода до 0 на значительном удалении от него (для практичес- ких целей применяют расстояние 20 м от заземлителя).
Если человек, находясь на расстоянии от заземлителя, прикоснется к заземленному оборудованию, оказавшемуся под напряжением (рис. 8.6), напря- жение прикосновения будет равно:
U h =(Uз – x) = (max – x) = max = Iз Rз, (8.5) где = (max – x) / max – коэффициент напряжения прикосновения, зави-
сящий от конструкции заземлителя и места нахождения человека.
Напряжение прикосновения по мере удаления от места заземления воз- растает.
Напряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек и находящимися одна от другой на расстоянии шага, называется шаговым напряжением.
Человек, находясь в поле растекания тока заземлителя, может оказаться под напряжением шага (рис. 8.6):
Uш = (x – x+c) = Iз Rз 1 , (8.6)
где 1
– коэффициент напряжения шага, учитывающий форму кривой
уменьшения потенциала по мере удаления от заземлителя.
Ток, протекающий через тело человека, прикоснувшегося к заземленному оборудованию, равен
Uh
R
Ih
h
Ih
R 3
R
h
α β.
(8.7)
Он снижается с уменьшением сопротивления заземления и коэффициента напряжения прикосновения .
Правильно рассчитанное защитное заземление должно иметь не только малое сопротивление растеканию тока на землю, но и снижать до допустимых величин напряжение прикосновения Uh и напряжение шага Uш, т. е.
Uh Uh доп; Uш Uш доп; (8.8) где Uh доп, Uш доп – предельно допустимые значения напряжений прикос-
новения и шага.
Рис. 8.6. Растекание тока в грунте вокруг заземлителя
Расчет сопротивления растеканию тока с заземлителей разных типов про- водится в следующей последовательности:
-
Определяют удельное сопротивление грунта по справочным табли- цам в зависимости от вида грунта, глубины заложения заземлителя, климатиче- ских условий (см. табл. 8.1) либо измеряют его. В последнем случае для обеспе- чения нормативного сопротивления заземляющего устройства в наихудших ус-
ловиях вымывания или промерзания грунта в формулы необходимо подставить расчетное значение расч:
расч=
изм , (8.9)
где изм – измеренное удельное сопротивление грунта;
– климатический коэффициент (см. табл. 8.2).
Таблица8.1
Приближенные значения удельных электрических сопротивлений грунтов
| Грунт | Удельное электрическое сопротивление, Ом·м | |
| пределы колебаний | при влажности 10–12 % к массе грунта | |
| Песок | 400 – 700 | 700 |
| Супесь | 150 – 400 | 300 |
| Суглинок | 40 – 150 | 100 |
| Глина | 8 – 70 | 40 |
| Чернозем | 9 – 530 | 200 |
Таблица8.2
Значения расчетных климатических коэффициентов сопротивления грунта
| Характер грунта | Глубина заложения заземлителя, м | 1 | 2 | 3 |
| Суглинок | 0,8 – 3,9 | 2,0 | 1,5 | 1,4 |
| Садовая земля до глубины 0,6 м, ниже слой глины | 0 – 3 | – | 1,3 | 1,2 |
| Песок | 0 – 2 | 2,4 | 1,6 | 1,2 |
| Глина | 0 – 2 | 2,4 | 1,4 | 1,2 |
Примечание. Значениями коэффициента 1 пользуются в случае, если