Практическая работа №4
Тема « Расчёт защитного заземляющего устройства »
Цель работы: ознакомиться с факторами, влияющими на опасность поражения человека электрическим током, нормативными величинами и научиться рассчитывать заземляющие устройства.
Теоретическая часть
Анализ производственного травматизма показывает, что из общего числа несчастных случаев на производстве число электротравм составляет 0,5-1 %, однако среди несчастных случаев со смертельным исходом на долю электротравм приходится 20-40 %, что больше, чем по какой-либо другой причине.
Наземная электрическая изоляция различных токоведущих проводов (внутренние электрические сети, статорные обмотки электродвигателей, обмотки трансформаторов и т.п.) является основой обеспечения электробезопасности. Надежная и качественная электрическая изоляция может обеспечить 100 %-ную электробезопасность. Однако на практике электрическая изоляция может быть разрушена от механических повреждений, действия химически активной среды, повышенной температуры, неправильной эксплуатации электроустановок. При этом может появиться напряжение на корпусах, которые обычно не находятся под напряжением.
Согласно действующим Правилам, сопротивление изоляции между любым проводом и землей, а также между любыми проводами на участке, между двумя соседними предохранителями в распределительной сети напряжением до 1000В должно составлять не менее 0,5 МОм (500000 Ом).
При работе в производственном помещении особенно тщательно следует проверять пригодность выбранных проводов, способ их прокладки, осветительной арматуры, рубильников, электродвигателей и др. электрооборудования.
На практике изоляцию электрических машин напряжением свыше 1000 В рассчитывают по формуле
,
где R – сопротивление изоляции, МОм; U – напряжение, В; P – номинальная мощность, кВт.
Измерение сопротивления изоляции электрических установок производят после их монтажа, ремонта и периодически в процессе
эксплуатации не реже одного раза в помещениях с повышенной опасностью и не реже двух раз в год в особо опасных помещениях.
Различают два вида поражения электрическим током: электрические травмы, результатом которых являются внешние поражения тела – ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия, и электрический удар, связанный с поражением всего организма.
Степень поражения электрическим током определяется силой тока и путем его прохождения.
Установлено, что переменный ток величиной 0,1 А и более смертелен для человека. Величина силы тока, проходящего через тело человека, зависит в первую очередь, от приложенного напряжения и сопротивления тела человека. Сопротивление тела человека колеблется от 1000 до 100000 Ом. Для расчетов принимают величину 1000 Ом.
В табл. 9.1 приводится зависимость сопротивления тела человека от тока и приложенного напряжения.
В зависимости от класса помещений по опасности поражения электрическим током устанавливается величина безопасного напряжения, при котором не требуется специальных мер
защиты. Для помещений с повышенной опасностью U = 36 В, в особо опасных помещениях
U = 12 В, для помещений без повышенной опасности U = 220 В. Эти величины напряжений учитывают при устройстве местного освещения, работе с ручным электроинструментом.
Наиболее опасно прохождение тока через органы дыхания и сердце. Так, отмечено, что по пути "рука - рука" через сердце проходит 3,3 % общего тока, "левая рука - ноги" – 3,7 %, "правая рука - ноги" – 6,7 %, "нога - нога" – 0,4 %, "голова - ноги" – 6,8 %,"голова - руки" – 7 %.
Таблица 9.1 - Зависимость сопротивления тела человека от приложенного напряжения
| Показатели | Зависимость величин | |||||
| Ток, проходящий через человека, мА | 1,0 | 6,0 | ||||
| Приложенное напряжение, В | 6,0 | |||||
| Сопротивление тела человека, кОм | 6,0 | 3,0 | 1,15 | 1,065 | 1,0 | 0,7 |
Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников и др. металлические нетоковедущие части оборудования могут оказаться под напряжением при замыкании одной из фаз на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, то прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе.
Для предотвращения поражения от электрического тока при прикосновении к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, применяют различные меры защиты: заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в трехфазных трехпроводных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью применяется защитное заземление. Защитное заземление выполняют путем преднамеренного соединения корпусов оборудования с землей. Чаще всего это стержни из угловой стали, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей приваренной к ним стальной полосой (рис. 9.1).
В качестве естественных заземлителей можно также использовать водопроводные трубы и любые другие металлические трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих газов, жидкостей, а также трубопроводов, покрытых изоляцией).
Рисунок 9.1 - Схема заземляющего устройства:
А – расположение заземлителей в плане
Согласно ПУЭ, для электроустановок напряжением до 1000 В при изолированной нейтрали трансформатора (генератора) сопротивление защитного заземления должно быть не более 4 Ом.
В случае пробоя одной из фаз электросети на корпус электродвигателя благодаря защитному заземлению напряжение, под которое может попасть человек, прикоснувшись к корпусу, значительно снижается. На корпусе электрического двигателя появляется напряжение, равное произведению тока замыкания на землю I3 и сопротивления заземлителя R3:
. (9.2)
Ток однофазного замыкания на землю в сети напряжением до 1000 В обычно не превышает 10 А. Следовательно, напряжение на корпусе заземленного оборудования при замыкании составит
.
Поэтому ток Iчел, проходящий через тело человека, тем меньше, чем меньше сопротивление заземлителя:
.
Такой ток является безопасным для человека.
Конструктивно заземляющее устройство состоит из заземлителя – совокупности электродов, соединенных между собой и находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Порядок выполнения работы
Рассчитать защитное заземляющее устройство.
Исходные данные для расчета взять из таблицы приложение А. Допустимая величина
сопротивления заземляющего устройства Rдоп принимается по
заданным напряжению и суммарной мощности электроустановок
Расчет производим в следующей последовательности:
- рассчитываем сопротивлени единичного заземлителя
гае r - удельное сопротивление грунта, Ом.м (таблица 2);
d - диаметр стержня-трубы, м,; (d=0,95В):
В - ширина полки стержня уголка (B=40мм);
L - длина стержня электрода, м;
Н- глубина заложения стержня-злекгрода, м;
- определяем количество стержней заземлителя:
Таблица 2 Приближенные значения удельных электрических сопротивлений грунтов
| Тип грунта! | Пределы удельного сопротивления грунтов, Ом.м. | При влажности грунта 10-20%, м.м |
| Песокj | 400-700 | |
| Супесь | 150-400 | |
| Суглинок | 40-150 | |
| Глина | 8-70 | |
| Чернозем | 9-53 | |
| Торф | 10-30 |
Длину соедишгтельной полос
Контрольные вопросы:
1. В каких сетях применяется защитное заземление оборудования?
2. Как выполняется защитное заземление оборудования?
3. Какие факторы влияют на эффективность заземляющего устройства? Периодичность контроля.
4. Классификация помещений по опасности поражения электрическим током и применяемые малые напряжения.
5. Решающий фактор, определяющий опасность поражения электрическим током.
6. Требования, предъявляемые к изоляции электрических проводов и периодичность контроля.
7. Приборы контроля сопротивления заземляющих устройств и изоляции электрических проводов.
Литература
1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергия, 1979.
2. Князевский Б.А., Матусова Т.П., Чекалин Н.А., Шипунов Н.В. Охрана труда в электроустановках. –М.: Энергия, 1983.
3. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергия, 1990.
4. Воронина А.А., Шибенко Н.Ф. Техника безопасности при работе в электроустановках. – М.: Высшая школа, 1979.
5. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.
