По ожидаемому значению тока короткого замыкания из таблицы 3.11 подбираем предохранитель с номинальным током плавкой вставки таким образом, чтобы соблюдалось условие надежного срабатывания (3.13).

Таблица 3.11 Значение J_н стандартных предохранителей для сетей напряжением220 и 380 В.

Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки Jн, А	Тип предохранителя	Номинальный ток плавкой вставки Jн, А
НПИ 15	6;10;15	ПН2-400	200;250;300;350;400
НПН 60М	20;25;35;45;60
ПН2-100	30; 40;50;60;80;100	ПН2-600	300;400;500;600;
ПН-250	80;100;120;150;200;250	ПН2-1000	500;600;750;800;1000

3.3.5 Напряжение на корпусах зануленного оборудования относительно земли определяют по формуле:

(3.17)

где R_н - сопротивление нулевого провода, Ом

3.3.6 Рассчитывают напряжение прикосновения на зануленном оборудовании по формуле:

(3.18)

где R_пз - сопротивление повторного заземления,Ом;

R_з – сопротивление рабочего заземления, Ом.

Повторное заземление нулевого провода выполняется для повышения безопасности. Согласно правилам устройства электроустановок(ПУЭ) сопротивление заземления нейтрали и всех повторных заземлений нулевого провода должно быть не более 8; 4; 2 Ома соответственно при линейных напряжениях 220, 380 и 660 В источника трехфазного тока или 127, 220, 380 В источника однофазного тока.

Расчеты рабочего и повторного заземления выполняются аналогично расчетам защитных заземлений электроустановок

Расчет молниезащиты

Молниезащита – это комплекс защитных мер от разрядов атмосферного электричества.

Атмосферное электричество образуется вследствие трения о воздух капелек сконденсировавшихся в атмосфере водяных паров. В результате взаимодействия заряженных капелек и воздушных потоков получается разделение капелек на более крупные с положительным зарядом и более мелкие – с отрицательным, поэтому грозовые тучи состоят из облаков с разными знаками заряда. В силу законов аэродинамики облака с более мелкими капельками и отрицательными зарядами располагаются выше, а облака с крупными каплями и положительными зарядами опускаются ниже (ближе к поверхности земли). При движении облака с положительным зарядом на поверхности земли вследствие электростатической индукции появляются заряды отрицательного знака. Образуется своеобразный конденсатор с воздушным промежутком, пластинами которого являются облака (с положительным зарядом) и земля (с отрицательным зарядом).

Между зарядом q и разностью потенциалов U, существует зависимость:

q = C×U, (4.1)

где С – емкость конденсатора.

При удалении наэлектризованных тел друг от друга уменьшается емкость конденсатора и при неизменной для каждого случая величине образовавшегося заряда увеличивается разность потенциалов. Если разность потенциалов достигает критического значения (пробивное напряжение для воздуха – 30.000 В/см), возникает искровой разряд, сопровождаемый ярким свечением и резким звуком.

4.1 Расчет зоны защиты молниеотводов различной конструкции

4.1.1 Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой до 60 м

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (в вертикальной плоскости) охватывает пространство, образуемое двойным конусом, при этом вершина одного конуса совмещается с вершиной молниеотвода при 0,5r = 0,75h у основания и вершина другого – на высоте 0,8h при r = 1,5h у основания. Таким образом, радиус защиты на поверхности земли r = 1,5h.

Радиус зоны защиты (r_x) на высоте защищаемого объекта (h_x) определяется по формулам:

r_x = 1,5 (h–1,25h_x) при 0 £ h_x £ 2/3h (4.2)

r_x = 0,75 (h–h_x) при 2/3h £ h_x £ h (4.3)

где: h – высота молниеотвода, м;

hх – высота защищаемого объекта, м.

4.1.2 Зона защиты двойного стержневого молниеотвода состоящего из двух одиночных молниеотводов высотой до 60 м с расстоянием между ними а £ 5h

Граница зоны защиты такого молниеотвода (в вертикальной плоскости) есть кривая, описанная радиусом, который рассчитывается по формуле:

, (4.4)

из точки, находящейся на высоте Н = 4h от земли, над серединой расстояния между молниеотводами. Торцовые зоны защиты определяются построением как зоны одиночных молниеотводов.

Очертание зоны в сечении 0-0 определяют так же, как зоны одиночных молниеотводов, но вместо h принимают h₀ = 4h - R. При известных значениях h и а высота зоны защиты в середине двойного стержневого молниеотвода определяется по формуле:

, (4.5)

где а – расстояние между молниеотводами, м.

Очертание зоны защиты в горизонтальной плоскости на высоте объекта h_x определяется как сопряжение зон защиты одиночных молниеотводов с точками, расположенными на средней линии зоны защиты на расстоянии r_0x линии, соединяющей проекции молниеотводов на горизонтальную плоскость, r_0x определяется по формулам:

r_ox = 1,5(h_o–1,25h_x) при 0 £ h_x £ 2/3h , (4.6)

r_o = 1,50h_o, (4.7)

r_оч = 0,75(h_о–h_x) при 2/3h_о £ h_x £ h. (4.8)

При установке многократных стержневых молниеотводов зоны защиты их определяются как и зона защиты двух соседних, взятых попарно единичных молниеотводов, рассчитываемых как двойные молниеотводы при a £ 5h . При a £ 5h молниеотводы рассчитывают как отдельно стоящие стержневые молниеотводы.

4.1.3 Зона защиты тросового молниеотвода высотой £ 60 м

Тросовый молниеотвод представляет собой трос (молниеприемник), натянутый между двумя стержнями над защищаемым объектом. Зона защиты тросового молниеотвода вверху (в вертикальной плоскости) ограничена горизонтальной прямой, касательной к тросу в точке его максимального провеса. Очертание зоны защиты в сечении, перпендикулярном тросу между опорами, аналогично по форме одиночному стержневому молниеотводу высотой h, при этом

r_о = 1,25h. (4.9)

Очертание зоны защиты в горизонтальной плоскости аналогично по форме двойному стержневому молниеотводу, при этом r_0x определяется по формулам:

r_ox = 1,25(h–1,25h_x ) при 0 £ h_x £ 2/3h , (4.10)

r_оч = 0,625(h–h_x) при 2/3h £ h_x £ h, (4.11)

Для заземляющих устройств молниеотводов необходимо учитывать импульсный коэффициент “а_b”, значение которого можно принимать в пределах 0,6...0,7:

R_зи = R_общ ×a_b , (4.12)

где R_зи – сопротивление заземляющего устройства с учетом импульсного коэффициента, Ом;

R_общ – общее сопротивлениеочага, Ом.

Значение сопротивления заземления с учетом импульсного коэффициента сравнивают с допустимым значением сопротивления заземляющих устройств(R_дз=10)

R_зu £ R_дз (4.13)

Если R_зи ³ R_д, то необходимо увеличить число вертикальных заземлителей и сделать пересчет сопротивления заземляющего устройства по вышеприведенным формулам.

4.3 Расчет наименьших допустимых расстояний между элементами молниезащиты и защищаемым объектом

При ударе молнии в молниеотвод, последний приобретает потенциал, величина которого может оказаться достаточной для пробоя изоляции, отделяющей токоотвод от защищаемого объекта. Поэтому наименьшее расстояние между молниеотводами и элементами защищаемого объекта должны исключать возможность замыкания тока молния с молниеотвода на защищаемый объекта.

Расчет наименьших расстояний (по воздуху) производится по формуле:

(4.14)

где Z_т – волновое сопротивление молниеотвода, Ом;

Z_т = 300 Ом для стержневого молниеотвода в виде деревянной мачты;

Z_т = 200 Ом для решетчатой металлической мачты: Z_т = 300 Ом для железобетонной мачты;

l_Т – длина токоотвода от точки А (высшей точки защищаемого объекта) до заземлителя, м.

Во всех случаях расстояние между молниеотводом и защищаемым объектом должно быть не менее 6 м (S_b ³ 6v).

При применении двойного стержневого молниеотвода расстояние от средней точки кривой, ограничивающей зону защиты в вертикальной плоскости, до защищаемого объекта должно быть не менее 5м (h_o–h_x ³ 5 м).

При применении тросового молниеотвода расстояние между средней точкой троса (точка максимального провеса троса) и защищаемым объектом должно быть не менее 5 м (h_o–h_x ³ 5м).

4.4 Расчеты высоты молниеотводов