Лабораторная работа. 1. Расчет и исследование сопротивления одиночных заземлителей и оценка удельного сопротивления грунта растеканию электрического тока

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Цель работы:

1. Расчет и исследование сопротивления одиночных заземлителей и оценка удельного сопротивления грунта растеканию электрического тока.

2. Расчет защитного заземления электроустановки.

Электрические установки, используемые в промышленности, подразделяются на две большие группы: электроустановки с глухозаземленной нейтралью и установки с изолированной нейтралью (рис. 11.2 и 11.3).

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате аварии.

Защитное зануление - преднамеренное соединение с нулевым проводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате аварии.

Перечень частей электроустановок, подлежащих заземлению или занулению, приведены в прил.11.I.

Для выполнения своих функций защитное заземление должно обладать достаточно малым сопротивлением, чтобы при повреждении изоляции ток, протекающий через случайно прикоснувшегося к корпусу электроустановки человека, не достиг опасной для жизни человека величины.

Величина допустимого сопротивления заземляющих устройств электроустановок нормируется «Правилами устройства электроустановок».

Некоторые значения допустимых сопротивлений заземлений представлены в прил. 11.2.

Заземляющие устройства – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Заземлителями называются металлические электроды (стержни, трубы, уголковая и полосовая сталь), находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей и предназначены для стекания с них электрического заряда.

Заземляющие проводники – электропроводные элементы, предназначенные для соединения заземленных частей электроустановок с заземлителем.

Для заземления электроустановок рекомендуется, в первую очередь, использовать естественные заземлители. Если они имеют сопротивление растеканию тока, удовлетворяющие требованиям ПУЭ, то устройство искусственных заземлителей не требуется.

Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей алюминиевые оболочки кабелей, алюминиевые трубы, чугунные трубопроводы, временные трубопроводы и трубопроводы, по которым перекачиваются горючие и взрывоопасные жидкости и газы.

В качестве искусственных заземлителей применяются стальные трубы длиной 2-10 м, диаметром 50÷80 мм, стальные стержни диаметром 10÷16 мм или уголковая сталь с толщиной стенки не менее 4 мм. Верхние концы стационарных вертикальных заземлителей должны быть заглублены на 0,5÷0,8 м от поверхности земли.

Каждый тип одиночного заземлителя характеризуется удельным сопротивлением растеканию тока. Формулы для расчета удельного сопротивления отдельных видов одиночных заземлителей приведены в прил. 11.4.

Обычно одного вертикального электрода – заземлителя бывает недостаточно для обеспечения требуемого сопротивления растеканию тока (прил. 11.2), поэтому применяют несколько электродов, соединенных между собой при помощи сварки стальной полосой, сечением не менее 48 мм² (прил. 3) (комбинированное заземление).

Расстояние между электродами при этом принимается кратным 1, 2 или 3-м длинам электродов.

Относительно защищаемой установки заземлители могут располагаться по контуру (контурное заземление), либо в один ряд (выносное заземление). Пример выполнения заземления показан на рис. 11.2 и 11.3.

Под общим сопротивлением заземления понимается суммарное сопротивление протекающему электрическому току корпуса, соединительной полосы, заземлителей и грунта.

Величины сопротивления заземления в основном зависят от сопротивления прохождения тока в прилегающих к заземлителям слоях грунта, конструкции заземлителей и их взаимного расположения.

Сопротивление грунта определяется величиной его удельного сопротивления и зависит от его состава и влажности (прил. 11.5).

Под удельным электрическим сопротивлением грунта принимается сопротивление куба с ребром 1 м, единица измерения Ом/м.

При проектировании заземляющих устройств необходимо в качестве расчетного брать возможное наибольшее в течение года значение удельного сопротивления земли, т. е. ориентироваться на худший случай. Однако измерение удельного сопротивления грунта в самое неблагоприятное время и при наиболее неблагоприятных условиях встречает на практике серьезные затруднения. Эти измерения производятся, как правило, в теплое время года и поэтому измеренное удельное сопротивление необходимо умножать на коэффициент сезонности (Y), учитывающий возможное изменение сопротивления в течение года и увлажненности земли во время измерений (прил. 11.6).