Методика й алгоритм розрахунку захисного заземлення

 

Порядок проведення розрахунку наступний:

 

1. З’ясувати вихідні дані (додаток Е).

 

2. Визначити необхідний опір штучного заземлювача R _u, Ом, якщо передбачається використання також природного заземлювача R _u, за формулою:

, Ом; (2.1)

де – опір розтіканню струму природних заземлювачів, Ом;

– розрахунковий нормований опір заземлювального пристрою (ЗП), Ом (додаток А).

 

При відсутності природних заземлювачів необхідний опір штучного заземлювача дорівнює розрахованому нормованому опору ЗП: .

 

3. Визначити розрахунковий питомий опір ґрунту за формулою:

, Ом·м; (2.2)

де – розрахунковий питомий опір ґрунту, Ом·м;

– питомий опір землі, отриманий у результаті вимірів, Ом·м;

– коефіцієнт сезонності, що враховує промерзання чи висихання ґрунту (додаток Г, Д)

 

4. Обчислити опір розтіканню струму одиночного вертикального заземлювача , Ом. Для стрижневого заземлювача круглого перерізу,заглибленого в ґрунт (рисунок 2.1), розрахункова формула має вигляд:

 

Рисунок 2.1 – Схема залягання стрижневого трубчастого заземлювача

 

, Ом; (2.3)

де – розрахунковий питомий опір ґрунту, Ом·м;

– довжина вертикального стрижня, м;

– діаметр перерізу стрижня, м;

– відстань від поверхні ґрунту до середини довжини вертикального стрижня, яка обчислюється за формулою:

, м. (2.4)

 

5. Розрахувати наближену (мінімальну) кількість вертикальних стрижнів

, шт; (2.5)

де – опір розтікання струму одиночного вертикального заземлювача, Ом;

– необхідний опір штучного заземлювача, Ом.

 

Якщо виходити з розмірів контуру:

, шт; (2.6)

де – периметр прямокутника (приміщення), м. Який визначається за формулою:

, м; (2.7)

– довжина приміщення, м;

– ширина приміщення, м;

– відстань між стрижнями, обумовлена зі співвідношення, м:

; (2.8)

де – довжина вертикального стрижня, м;

– коефіцієнт кратності, який дорівнює 1, 2, 3 (для заглиблених стаціонарних заземлювачів ).

 

Отриману кількість стрижнів округляють до більшого довідкового значення, але не менше .

 

6. Визначити довжину горизонтальної смуги при конфігурації групового заземлювача – контур:

, м; (2.9)

де – кількість вертикальних стрижнів;

– відстань між вертикальними стрижнями, м.

 

7. Обчислити опір розтіканню струму горизонтальної з’єднуючої смуги , Ом. У випадку горизонтального смугового заземлювача (рисунок 2.2) розрахунок виконується за формулою:

 

Рисунок 2.2 – Схема горизонтального смугового заземлювача

 

, Ом; (2.10)

де – розрахунковий питомий опір ґрунту, Ом·м;

– довжина горизонтальної смуги, м;

– ширина смуги, м;

– відстань від поверхні ґрунту до середини ширини горизонтальної смуги, яка обчислюється за формулою:

, м. (2.11)

 

1.2.8 Розрахувати еквівалентний опір розтіканню струму групового заземлювача.

, Ом; (2.12)

де – опір розтікання струму одиночного вертикального заземлювача, Ом;

– опір розтікання струму горизонтальної смуги, Ом;

, – коефіцієнти використання вертикальних стрижнів і горизонтальної смуги, Ом (додаток Б, В);

– кількість вертикальних стрижнів.

 

Формулу 1.12 отримано шляхом підсумовування провідностей заземлювачів обох типів, оскільки вони працюють паралельно:

.

 

9. Отриманий опір розтіканню струму групового заземлювача не повинен перевищувати необхідний опір, визначений у пункті 2.

. (2.13)

 

3 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОБЕЗПЕКИ В ТРИФАЗНИХ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖАХ З РІЗНИМИ РЕЖИМАМИ НЕЙТРАЛІ

3.1 Загальні положення

Характер впливу електричного струму на організм людини, а відтак і наслідки ураження, залежать від цілої низки чинників, які умовно можна підрозділити на чинники електричного (сила струму, напруга, опір тіла людини, вид та частота струму) та неелектричного характеру (тривалість дії струму, шлях проходження струму через тіло людини, індивідуальні особливості людини, умови навколишнього середовища тощо).

Сила струму, що проходить через тіло людини є основним чинником, який обумовлює наслідки ураження. Різні за величиною струми справляють і різний вплив на організм людини. Розрізняють три основні порогові значення сили струму:

– пороговий відчутний струм – найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через організм людини відчутні подразнення;

– пороговий невідпускаючий струм – найменше значення електричного струму, яке викликає судомні скорочення м'язів руки, в котрій затиснутий провідник, що унеможливлює самостійне звільнення людини від дії струму;

– пороговий фібриляційний (смертельно небезпечний) струм – найменше значення електричного струму, що викликає при проходженні через тіло людини фібриляцію серця. В табл. 3.1 наведено порогові значення сили струму при його проходженні через тіло людини по шляху «рука–рука» або «рука–ноги».

 

Таблиця 3.1 – Порогові значення змінного та постійного струму

Вид струму	Пороговий відчутний струм, мА	Пороговий невідпускаючий струм, мА	Пороговий фібриляцій ний струм, мА
Змінний струм частотою 50 Гц Постійний струм	0,5-1,5 5,0-7,0	6-10 50-80	80-100

Якщо людина одночасно доторкається до щонайменше двох точок, між якими існує деяка напруга, і при цьому утворюється замкнуте електричне коло, то через тіло людини проходить електричний струм. Величина цього струму, а відтак і небезпека ураження людини, залежить від низки чинників: схеми під'єднання людини до електричного кола, напруги мережі, схеми самої мережі, режиму її нейтралі, якості ізоляції струмовідних частин від землі, ємності струмовідних частин відносно землі і т. п.

За значенням номінальної напруги електромережі поділяються на:

–мережі з напругою понад 1000 В;

–мережі з напругою до 1000 В;

–мережі малої напруги (не вище 42 В змінного та 110 В постійного струму).

За видом струму електромережі поділяються на мережі постійного і змінного струму (одно- та багатофазні). Найчастіше в промисловості застосовуються трифазні мережі з ізольованою нейтраллю (трьохпровідні) та з глухозаземленою нейтраллю (чотирьохпровідш).

Глухозаземлена нейтраль – нейтраль генератора чи трансформатора, яка приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором.

Ізольована нейтраль – це нейтраль трансформатора чи генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки тощо).

Схеми під'єднання людини до електричного кола можуть бути різними. Однак найбільш характерними є дві схеми під'єднання: між двома фазами електричної мережі (двофазне доторкання) та між однією фазою та землею (однофазне доторкання).

 

а б

а – в мережі постійного або однофазного змінного струму; б – в трифазній мережі

Рисунок 3.1 – Схема двофазного доторкання

а б

а – у трифазній мережі з глухо заземленою нейтраллю; б – у трифазній мережі з ізольованою нейтраллю

Рисунок 3.2 – Схема однофазного доторкання при нормальному режимі роботи електромережі