Специальные разработки по обеспечению безопасности

При проведении НИР одним из опасных и вредных факторов является повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека. Наиболее распространенным техническим средством для защиты людей при появлении напряжения на нетоковедущих частях оборудования из-за повреждения изоляции является защитное заземление.

Заземлению подлежит все оборудование лаборатории. Электроустановки снабжаются энергией от трансформатора, схема соединений обмоток Y/Y, т. е. на стороне высокого напряжения – глухозаземленная нейтраль, а на стороне низкого напряжения – изолированная нейтраль. Грунт – суглинок, климатическая зона – III. Глубина заложения заземляющего устройства (Н₀) 0,5 м. В качестве вертикальных стержней используются стальные трубы диаметром 35 мм и длиной 3 м. Для соединительной полосы используют стальную шину сечением 40×4 мм.

Расчет проводится в следующем порядке:

1) Определяется норма сопротивления заземления R_н в зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки. Токи замыкания на землю в подобных установках меньше 500 A, поэтому для заданной мощности трансформатора нормированное сопротивление заземляющего устройства Ом.

2) Необходимо определить удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента.

Удельное сопротивление грунта определяется по формуле:

 

 

(5.9)

где – удельное сопротивление грунта, Ом·м;

– табличное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

– климатический коэффициент.

 

С учетом климатических коэффициентов ; расчетные удельные сопротивления грунта по формуле (5.9) равны: Ом·м,
Ом·м.

3) Определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_с с учетом удельного сопротивления грунта по формуле:

 

(5.10)

где – сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом;

– длина стержня, м;

– диаметр стержня, м;

– глубина заложения горизонтальных полосовых заземлителей, м.

 

Глубина заложения горизонтальных заземлителей определяется по формуле:

 

(5.11)

где – глубина заложения заземляющего устройства, м.

 

Сопротивление одиночного заземлителя при м и м определяется по формуле (32): Ом.

 

4) Учитывая норму сопротивления заземления R_н, определяется число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования по формуле:

 

(5.12)

где – сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом;

– нормированное сопротивление заземляющего устройства, Ом.

 

Без учета взаимного экранирования число заземлителей по формуле (5.12) шт.

5) Разместив заземлители и задавшись отношением расстояния между одиночными заземлителями S к их длине l_c, с учетом коэффициента использования вертикальных стержней определяется окончательно их число по формуле:

 

(5.13)

где – число заземлителей без учета экранирования, шт;

– коэффициент использования вертикальных заземлителей.

 

Сопротивление заземлителей без учета соединительной полосы определяется по формуле:

 

(5.14)

где – сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом.

 

Заземляемый объект – оборудования лаборатории, поэтому расположение вертикальных заземлителей выбирается в ряд. Исходя из реальных условий, отношение расстояния между одиночными заземлителями S к их длине l_c берется равным 1. Тогда коэффициент использования вертикальных заземлителей равен и окончательное число заземлителей по формуле (13) равно шт. Сопротивление заземлителей Ом.

6) Определяется сопротивление соединительной полосы по формуле:

 

(5.15)

где – длина соединительной полосы, м;

– ширина заложения полосы, м;

–глубина заложения полосы, м.

 

Длина соединительной полосы рассчитывается по формуле:

 

(5.16)

где – расстояние между одиночными заземлителями, м.

 

Длина соединительной полосы согласно формуле (5.16) равна: м. H₁ берется равной м. Тогда сопротивление соединительной полосы по формуле (5.15): Ом.

С учетом коэффициента использования полосы уточняют сопротивление соединительной полосы по формуле:

 

(5.17)

где – сопротивление соединительной полосы без учета , Ом.

 

Коэффициент использования полосы , тогда Ом.

7) Определяется общее сопротивление заземляющего устройства и соединяющей полосы по формуле:

 

(5.18)

где – сопротивление заземлителей без учета соединительной полосы, Ом.

 

Необходимо проверить соответствует ли общее сопротивление нормативному значению R_n. Общее сопротивление заземляющего устройства по формуле (5.18) равно: Ом. Полученное расчетное сопротивление R удовлетворяет требованиям ПУЭ. На рисунке 5.3 изображено заземление оборудований лаборатории стержневыми заземлителями длиной по 3 м в количестве 19 штук.

 

3м

1 – лаборатория; 2 – флотомашина; 3 – иономер; 4 – электронные весы; 5 – вытяжной зонт; 6 – сушильный шкаф

Рисунок 5.3 – Схема заземления оборудования лаборатории