Расчет защитного заземления.

ОТЧЕТ

По домашнему заданию №4

Расчет защитных устройств от поражения электрическим током.

Расчет защитного заземления.

Расчет тока однофазного короткого замыкания в сети до 1000 В и с глухозаземленной нейтралью.»

Факультет МТРиЭ

Группа МЛ-98-1

Студентки: Колесниковой Надежды Аскольдовны

Преподаватель: Власюк Александр Владимирович

Москва, 2002 г.

РАСЧЕТЫ ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Электробсзопасность - система организационных, санитарных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электри­ческой дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть различными. Однако наиболее характерными являются две схемы вклю­чения: между двумя проводами (двухфазное включение) и между одним проводом и землей (однофазное включение), при наличии электрической связи между сетью и землей.

Двухфазное включение, как привило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается паиболыиее в данной сети напря­жение - линейное, поэтому через человека пойдет больший ток

где I_r - ток, проходящий через человека, А;

U_ф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки источника тока (трансформатора, генератора) или между фазным и нулевыми проводами, В;

U_л - линейное напряжение между фазными проводами сети, В;

R_r - сопротивление тела человека, Ом.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но явля­ется менее опасным, чем двухфазное, так как напряжение, под ко­торым оказывается человек, не превышает фазного.

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью сила тока, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз сети и при условии, что емкость проводов относитель­но земли мала, определяется по формуле

где r - сопротивление изоляции провода, Ом.

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначитель­на, т.е. r ≈ ∞, что обычно имеет место в кабельных сетях, то сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

где х_с - емкостное сопротивление, равное I/ωС , Ом;

ω - угловая частота, рад/с.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью сила тока, проходящего через человека, будет равна

где r₀ - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Как правило, r₀ ≤ 10 Ом, т.е. им можно пренебречь и считать, что в данном случае при прикосновении к одной фаз сети человек оказывается практически под фазным напряжением U_ф.

При аварийных режимах работы трехфазных сетей напряжение прикосновения, в зависимости от величин сопротивлений проводов и заземлителей, во всех случаях будет равно

т.е. эти случаи значительно опаснее, чем, например, прикоснове­ние к той же фазе сети при нормальном, режиме работы.

Человек может оказаться под напряжением и не прикасаясь к фазам сети. Это может происходить при замыкании на землю электро­установок в случае повреждения изоляции и перехода фазного напряжения на корпуса оборудования, при падении находящегося под напряжением провода на землю, при замыкании на оболочки в кабель­ных линиях и по

другим причинам. При этом ток стекает в землю и образуется зона растекания токазамыкания на землю, причем радиус этой зоны составляет 20 м и за ее пределами электрический по­тенциал может быть условно принят равным нулю. Находящийся в зо­не растекания тока человек попадает под действие напряжения шага, т.е. напряжения между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит чело­век. При этом длина шага d_ш принимается равной 0,8 м. Таким об­разом,

U_ш =φ_х – φ_х+а (6)

где φ_х и φ_х+а - потенциалы точек, на которых стоит человек.

Величина напряжения шага

где I_з - ток замакания на землю, А;

ρ - удельное сопротивление грунта, Ом·м;

а - величина шага, м;

х - расстояние от центра заземления до рассматриваемой точки на поверхности земли, м.

Сила тока, проходящего черед человека, в этом случае опреде­ляется по формуле

где R_ш - сопротивление растеканию тока в земле от одной ноги до другой, зависящее от удельного сопротивлении поверхности грунта (ρ_п), площади ступней ног ( ~680 см²) и длины шага(0,8 м).

Если пренебречь сопротивлением грунта, то можно принять R_ш равным 6·ρ_п.

С целью предупреждении опасного воздействия напряжения шага на человека производится выравнивание потенциалов в зоне растекания тока путем устройства сложных заземлителей в виде замкнутого контура, охватывающего всю территорию защищаемого объекта.