Определение сопротивления защитного заземляющего устройства

Напряжение прикосновения -- напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Напряжение, возникающее на корпусе электрооборудования, или его потенциал относительно земли

где -- ток, протекающий через заземляющее устройство, А;

R -- сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Ток, проходящий через заземлитель в землю, преодолевает сопротивление, называемое сопротивлением растекания. Оно состоит из сопротивления самого заземлителя, переходного сопротивления между заземлителем и грунтом и сопротивления грунта.

Напряжение прикосновения определяется ходом кривой потенциала основания () и расстоянием между человеком, прикасающимся к заземлённому оборудованию, и заземлителем:

U_np =-=(l-/) или U_np = U₃

где -- коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой.

Электрическое сопротивление одиночного заземлителя (Ro ) определяется с учётом климатических коэффициентов сопротивления грунта ( - коэффициент сезонности).

где R - измеренное (или табличное) сопротивление одиночного заземлителя, Ом; - коэффициент сезонности, ед.

Напряжение шага

Напряжение шага (U_ш) есть разность потенциалов между двумя точками цепи тока на поверхности земли, находящимися одна от другой на расстоянии шага:

U _ш = _х- _х+а

где _х и - потенциалы точек на которых стоит человек. В;

а - длина шага, м (обычно принимается равной 0.8м).

Поскольку _х и являются частями потенциала заземлителя ₃, разность их также часть этого потенциала. Поэтому представление выражения можно записать так:

U_m =

где р - коэффициент напряжения шага (коэффициент шага), учитывающий форму потенциальной кривой.

Максимальные значения U_ш будут на наименьшем расстоянии от заземлителя, т.е. когда человек стоит одной ногой на заземлителе, а другой - на расстоянии шага от него.

Наименьшие значения U_m будут при бесконечно большом удалении от заземлителя, а практически -- за пределами поля растекания тока, т.е. дальше 20м.

При групповом заземлителе в пределах площади, на которой размещены электроды, напряжение шага имеет меньшее значение, чем при одиночном заземлителе.

Максимальное значение напряжения шага, как и при одиночном заземлителе, будет в начале потенциальной кривой на расстоянии шага от электрода, минимальное - на точках с одинаковым потенциалом.

Устройство защитного заземления

Заземляющее устройство - совокупность заземлителей и заземляющих проводников. По расположению заземлителей относительно заземленных корпусов оборудования заземления делятся на выносные (сосредоточенные) и контурные (распределительные).

Рис.1. Выносное заземление: а -- вид в плане; б -- распределение потенциалов в поле растекания

Выносное заземляющее устройство характеризуется тем, что заземлители вынесены за пределы площадки, на которой размещено оборудование, или сосредоточены на некоторой части этой площадки. Заземлители в этом случае размещены сосредоточенно и на некотором отдалении от заземляемого оборудования. Поэтому заземлённые корпуса находятся вне поля растекания токов и вследствие этого коэффициент прикосновения = 1. Человек, касаясь корпуса, оказывается под полным напряжением относительно земли.

Такой тип заземления применяют в установках напряжением до 1000 В и при малых токах замыкания на землю. Преимуществом такого типа заземления является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низинах и т.п.).

Контурное заземляющее устройство (рис. 2) устроено так, что его одиночные заземлители размещают по контуру (периметру) площадки, на которой размещено оборудование или по всей площадке по возможности равномерно. В этом случае поля растекания токов накладываются друг на друга и любая точка поверхности земли (поля) внутри контура имеет значительный потенциал. Вследствие этого коэффициент напряжения прикосновения намного меньше единицы («1). Напряжение шага также меньше максимально возможной величины.

а б

Рис.2. Контурное заземление: а -- вид в плане; б -- распределение потенциалов в поле растекания;

Различают заземлители искусственные и естественные. В качестве искусственных заземлителей используют стальные круглые и прямоугольные стержни, стальные трубы, угловую сталь. Для горизонтальных электродов используют полосовую сталь сечением не менее 4x12 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Устройство заземлителя показано на рис.3. Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7...0,8 м, после чего с помощью механизмов забивают заземлитель. Расстояние от верхнего конца заземлителя до поверхности земли должно быть не менее 500 мм. В траншее заземлители соединяют между собой стальной полосой сечением 48... 100 мм с помощью сварки.

Сопротивление заземляющего устройства снижается за счет того, что одиночные заземлители соединяются между собой параллельно в группу. Электросопротивление заземлителя должно быть постоянным. Допускается болтовое соединение заземляющего проводника с корпусом электроустановки. Такое соединение защищается от коррозии и самоотвинчивания, при которых возможно резкое увеличение сопротивления заземляющего устройства, что недопустимо.

Рис. 6. Устройство заземления

В качестве естественных заземлителей можно использовать металлические конструкции зданий и сооружений, арматуру железобетонных конструкций, оболочки кабелей, металлические трубопроводы, цистерны (за исключением устройств по транспортировке горючих и взрывоопасных газов).

Электроустановки, подлежащие обязательному заземлению

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования,

которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей и животных. Согласно Правилам устройства и эксплуатации

электроустановок (ПУЭ) подлежат обязательному заземлению:

- корпуса электроустановок в сетях переменного тока при напряжении 380 В и выше, постоянного -- выше 440 В в помещениях без повышенной опасности;

- корпуса электроустановок в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения электрическим током, а также в наружных установках в электросетях напряжением выше 42 В переменного и 110 В постоянного тока;

- корпуса электроустановок, установленных во взрывоопасных помещениях при всех напряжениях независимо от рода тока.

Приборы и лабораторное оборудование:

Работа выполняется на стенде, где заземлители имитированы резисторами.