Електробезпека

Одними з важливіших заходів з забезпечення електробезпеки є організація захисного заземлення, занулення та захисного відключення [5, 13, 15, 22]. Методика розрахунку захисного заземлення наведено у прикладі 24. Методика розрахунку занулення наведено у прикладі 25. Розрахунок пристрою захисного відключення наведено у прикладі 26.

Для розрахунків захисного заземлення можна використати характеристики пристрою, які наведені в таблиці 10.

Таблиця 10 – Характеристики пристрою захисного заземлення

Примітки:

1 У непарних варіантах заземлювачі розташовані по контуру, в парних – в ряд.

2 Вид ґрунту: А – пісок, Б – супісок, В – кам’янистий грунт, Г – суглинок, Д – глина, Ж – чорнозем, З – садова земля.

3 Вологість ґрунту: В – велика, С – середня, Н – низька.

Приклад 24. Розрахувати систему захисного заземлення, яка виконана з вертикальних труб, з'єднаних стрічковою шиною та розташованих по контуру будівлі. Характеристики пристрою: довжина труби 2,4 м; діаметр труби 0,05 м; відстань між трубами 2,4 м; заглиблення пристрою 0,8 м; ширина смуги 0,8 м. Захисне заземлення розташовано в ІІІ кліматичній зоні, тип ґрунту – чорнозем.

Рішення. Розрахунок захисного заземлення здійснюється у такій послідовності [8]:

- визначають розрахунковий питомий опір ґрунту;

- розраховують опір розтіканню струму одного вертикального заземлювача;

- визначають необхідну кількість заземлювачів та орієнтовне їх розташування по периметру приміщення або в ряд з визначенням відстані між ними (відстань між заземлювачами та розташування їх в ряд або по контуру можуть бути задані – див. табл. 10);

- розраховують опір розтіканню з'єднувальної шини;

- розраховують загальний опір заземлюючого пристрою з урахуванням з'єднувальної шини.

Розрахунковий питомий опір ґрунту (Ом×м) визначають за формулою:

, (54)

де – питомий опір ґрунту за вимірами або орієнтовно за даними табл. Ж.1 додатку Ж;

– коефіцієнт сезонності, що залежить від кліматичних зон та виду заземлювача (табл. Ж.2 додатку Ж).

Опір розтіканню струму одного вертикального стрижневого (трубчатого) заземлювача при заглибленні, Ом:

, (55)

де – довжина заземлювача, м;

d – діаметр заземлювача, м;

h – заглиблення заземлювача, м;

t – відстань від поверхні землі до середини заземлювача, м.

Формули для розрахунку опору розтіканню струму заземлювачів інших видів наведено у табл. Ж.3 додатку Ж.

Орієнтовна кількість вертикальних заземлювачів, шт.:

(56)

де R_н – найбільший допустимий опір заземлюючого пристрою (згідно з «Правилами устройства електроустановок» R_н= 4 Ом).

Шляхом розташування отриманої кількості заземлювачів на плані визначають орієнтовно відстань між ними та коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів ή_в (табл. Ж.4 додатку Ж) залежно від кількості стрижнів і відношення відстані між ними до їх довжини.

Необхідна кількість заземлювачів з урахуванням коефіцієнта використання ή_в:

(57)

Визначаємо коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів ή_в (табл. Ж.4 додатку Ж) залежно від кількості стрижнів і відношення відстані між ними до їх довжини:

ή_в = 0,7.

Необхідна кількість заземлювачів з урахуванням коефіцієнта використання ή_в:

.

Опір розтіканню з'єднувальної шини при заглибленні з урахуванням коефіцієнта її використання ή_ш (табл. Ж.5 додатку Ж), Ом:

, (58)

де L — довжина шини, м;

b – ширина шини, м;

ή_ш – коефіцієнта використання шини, м.

Довжина шини визначається за формулою:

(59)

де а – відстань між заземлювачами, м.

Визначаємо коефіцієнта використання та довжину шини:

ή_ш = 0,74, L = 1,05∙2,4∙5 = 12,6 м.

Загальний опір складного заземлюючого пристрою, Ом:

. (60)

Якщо загальний опір більший від нормативного, необхідно збільшити кількість заземлювачів або змінити їх розташування.

Розраховане значення опору заземлюючого пристрою менше нормативного (1,3 Ом < 4 Ом), отже пристрій спроектовано вірно.

Розрахунок занулення полягає у визначенні ще, окрім необхідної кількості заземлювачів і загального опору заземлюючого пристрою за формулами (55) – (60), потрібної площі перерізу нульового проводу шляхом визначення необхідного його опору, за яким електроустаткування вимкнеться

при виникненні струму короткого замикання у випадку пошкодження ізоляції та замиканні на корпус.

Порядок розрахунку:

– визначають опір робочого заземлення нульової точки трансформатора (генератора) за формулами (55) – (60);

– визначають силу струму короткого замикання при замиканні фази на корпус за формулою (62) та перевіряють надійність захисного пристрою за формулою (61);

– визначають найбільший опір нульового проводу, при якому електрообладнання вимкнеться при появі струму короткого замикання (формула (63));

– розраховують потрібну площу перерізу нульового проводу за формулою (64).

Для надійного спрацювання захисту повинна виконуватись така умова:

I_к ≥ k I _ном, (61)

де I_к- с ила струму короткого замикання при замиканні фази на корпус, А;

k – коефіцієнт перевищення (при використанні плавкої вставки запобіжника k = 3, для вибухонебезпечної зони k = 4; при використанні автомата k = 1,4 при номінальному струмі меншому за 100 А, k = 1,25 при номінальному струмі більшому за 100 А, для вибухонебезпечної зони k = 6);

I_ном – номінальний струм плавкої вставки запобіжника або струм спрацювання автомата (табл. Ж.6 додатку Ж).

Сила струму короткого замикання при замиканні фази на корпус визначається за формулою:

, (62)

де U_ф – фазова напруга, В;

Z_т – опір трансформатора (додаток П), Ом;

Z_п – опір петлі фаза – нуль, Ом.

Необхідний опір (найбільший) нульового проводу, при якому електрообладнання вимкнеться при появі струму короткого замикання, Ом:

(63)

де U_ф, – фазова напруга в мережі, B;

R_mp – активний опір трансформатора, Ом (за довідковими даними відповідно до типу трансформатора – див. табл. Ж.7 додатку Ж).

Потрібна площа перерізу нульового проводу, мм ²:

(64)

де – питомий опір проводів, Ом × мм ² / м (мідних – 0,018; алюмінієвих – 0,028);

– довжина петлі фаза – нуль, м.

Приклад 25. Два споживачі електроенергії живляться від однієї мережі з глухо заземленою нейтраллю напругою 380/220 В. Відбулося замикання фазного проводу на корпус другого споживача, а в цей час людина торкається корпуса першого споживача електроенергії (див. рис. 2).

Визначити струм, що протікає через тіло людини, яка торкається до корпуса першого споживача електроенергії, за умови, що R_Ф1 = R _{N ´} (2) = 0,2 Ом, R₀ = R_П = 3 Ом, ℓ_К1 = 0,3ℓ_К2.

Рисунок 2 – Замикання фази мережі на один із зануленних корпусів при наявності повторного заземлення проводу

Рішення. Опір ділянок нульового провідника до першого і до другого корпусів можна визначити за формулами:

.

Якщо врахувати, що ℓ_К1 = 0,3ℓ_К2, то R_N'(1) = 0,3R _N'(2).

При замиканні фазного проводу на корпус другого споживача електроенергії виникає струм короткого замикання, який можна розрахувати наступним чином:

.

Струм замикання на землю, що стікає через повторне заземлення, визначається як:

При цьому значення напруги нульової точки щодо землі складає:

.

Значення напруги дотику для людини, що торкається до першого корпуса, дорівнює значенню напруги на цьому корпусі щодо землі, яке можна визначити з вираження:

.

У підсумку значення струму через тіло людини, що торкається до першого корпуса, складає:

.

При розрахунку занулення необхідні дані (тип трансформатора, схема з’єднання обмоток, матеріал проводів, довжина петлі фаза - нуль) вибирають відповідно до теми дипломного проекту.

Приклад 26. Визначити припустимий час спрацьовування ПЗВ (у припущенні, що воно може бути встановлено) для випадку дотику людини до проводу мережі з ізольованої нейтраллю при нормальному режимі.

Параметри мережі: U_Л = 380 В, R_L1= R_L2 = R_L3 = R = 200 кОм; С_L1= =С_L2=С_L3= C = 10 мкФ; опір тіла людини R_h = 2 кОм.

Рішення. Тому що за умовою задачі ємність фазних проводів відносно землі C = 10 мкФ дуже велика, то впливом їх повного опору на значення струму, що проходить через тіло людини при прямому однофазному дотику, можна зневажити і визначити його за формулою

Час спрацьовування ПЗВ визначається із співвідношення:

.

Виходячи з того, що в даному випадку I _{ч макс =} 110 мА,

Розрахований пристрій захисного відключення відповідає нормативним вимогам.

Поиск по сайту: