Основы электробезопасности

В зависимости от расположения заземлителей относительно заземленного оборудования, заземляющие устройства подразделяют на выносные и контурные (рис. 7). Заземлители выносного заземляющего устройства выносятся на некоторое удаление от заземляемого оборудования. Контурное заземляющее устройство обеспечивает более высокую степень защиты, так как заземлители располагаются по контуру всего заземляемого оборудования.

Рис. 7. Выносное (а) и контурное (б) заземления:

1-электроды (заземлители); 2-токовды (шины); 3-электроустановки

На практике заземление осуществляется в следующем порядке:

выбирается заземляющее устройство (искусственное или естественное);

рассчитывается заземляющее устройство;

отдельные электроды (заземлители) объединяются в одно общее заземляющее устройство;

корпуса электроустановок соединяются с заземляющим устройством;

составляется документация для приемки заземляющего устройства в эксплуатацию.

При выборе заземляющего устройства часто используют, естественные заземлители, которыми служат трубопроводы, проложенные в земле и имеющие хороший контакт с грунтом, стальные трубы электропроводов. При строительстве промышленных зданий в качестве естественных заземлителей могут быть использованы металлические каркасы зданий.

Трубопроводы для горючих жидкостей и взрывоопасных газов использовать в качестве заземлителей запрещается. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу (в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования).

При использовании железобетонных фундаментов в качестве заземлителей сопротивление растеканию тока заземляющего устройства определяется по формуле

где Qэ - удельное эквивалентное электрическое сопротивление земли, Ом м;

s - площадь, ограниченная периметром здания, м2.

Удельное эквивалентное электрическое сопротивление

,

где Q1; Q2-удельное электрическое сопротивление соответственно верхнего и нижнего слоя земли, Ом-м; h1-толщина верхнего слоя земли, м; a, b-безразмерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электрических сопротивлений слоев земли. Если Qi>Q2, то a=3,6, b=0,1; если Q1<Q2, то a=1,1 ×102, b=0,3×10-2.

Под верхним слоем следует понимать слой земли, удельное сопротивление которого Q1 более, чем в два раза, отличается от удельного электрического сопротивления нижнего слоя Q2. Расчет заземляющего устройства начинается с определения сопротивления грунта (сопротивление 1 см 3 грунта). Значения удельных сопротивлений различных грунтов могут быть названы лишь приблизительно, так как зависят не только от вида грунта, но и от его влажности и атмосферных условий. Примерные значения удельного сопротивления некоторых грунтов в естественных условиях приведены ниже:

Вид грунта Удельное сопротивление

p, Ом м

Песок 400 и более

Супесок 300

Суглинок 100

Глина 60

Чернозем 50

Торф 20

Удельное сопротивление земли на глубине нескольких метров от поверхности сильно колеблется, увеличиваясь из-за высыхания к концу сухого лета и промерзания зимой.

Измеренное (табличное) удельное сопротивление грунта следует привести к расчетному значению

(3.4 27)

где Q - измеренное (табличное) значение сопротивления грунта, Ом-м;. k - сезонный коэффициент земли, учитывающий возможное увеличение удельного сопротивления слоя.

Значение k зависит от климатической зоны и равно от 1,5 до 7. Различают три климатические зоны, соответствующие северной, средней и южной полосе европейской части СНГ.

Исходя из условий работы, выбирается конструкция заземлителя (электрода) и определяется сопротивление заземлителя растеканию тока в грунт. Формулы для определения сопротивления заземлителя приведены в табл. 2.

Если в качестве заземлителя применяется угловая сталь, то в формулу для определения ее сопротивления подставляется приведенный диаметр d==0,95 b, где b-ширина полосы или полки угловой стали.

Количество стержней п заземляющего устройства находим по формуле

где rо-допускаемое сопротивление заземляющего устройства, принимаемое менее 4 Ом.

Заземлитель из n1 длинных электродов длиной 11 по сравнению с заземлителем из n2 коротких электродов длиной l2 при одинаковом их расходе {п1 l1==п2 l2} обеспечивает более низкое сопротивление из-за меньшего взаимного влияния электродов при меньшем их числе.

Для определения сопротивления очага вертикальных заземлителей необходимо знать расположение и расстояние а между ними: a= (1…3) l

Сопротивление вертикальных заземлителей:

где η - коэффициент использования (экранизации) вертикальных электродов.

Коэффициент η определяют по табл. 3 с учётом отношения а/1, количества электродов п и условий их размещения.

Стержни объединяются в очаг заземления соединительной полосой (шиной) и располагаются по замкнутому контуру длиной

(3.4 30)

При расположении стержней в ряд, длина полосы

(3.4 31)

Сопротивление полосы связи

где h - глубина заложения полосы, м.

Таблица 2.

В заключение определяется сопротивление растеканию тока заземляющего устройства при данном количестве стержней с учетом полосы связи: