Опасные и вредные производственные факторы при холодной обработке металлов

Защитное отключение может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с защитным заземлением. Оно применяется в тех случаях, когда выполнение защитного заземления связано с большими техническими трудностями (при большом удельном сопротивлении грунта, на скальных грунтах, для передвижных установок и т. д.).

РАСЧЁТ СИСТЕМЫ  ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

 

Устройство  защитного заземления

 

Устройство заземления выполняется в соответствии с требованиями Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), ГОСТ 12.1.030-81, ГОСТ Р МЭК 61140-2000.

Заземление следует  выполнять:

·  при  напряжениях  переменного  тока 380 В и выше и постоянного тока 440 В и выше во всех электроустановках;

·  при напряжениях переменного тока выше 42 В и постоянного тока выше 110 В только в электроустановках, размещённых в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных электроустановках;

· при любом напряжении переменного и постоянного тока во взрывоопасных электроустановках.

При устройстве защитного  заземления могут быть использованы как естественные, так и искусственные  заземлители. Причём если естественные заземлители имеют сопротивление растеканию тока, удовлетворяющее требованиям ПУЭ, то устройство искусственных заземлителей не требуется.

В качестве естественных заземлителей могут быть использованы:

·  проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов, транспортирующих горючие и легковоспламеняющиеся жидкости, горючие и взрывчатые газы и смеси;

·  обсадные трубы, металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей;

·  свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле и т. д.

В качестве искусственных  заземлителей чаще всего применяют  угловую сталь сечением 60´60 мм, стальные трубы диаметром 35 – 60 мм и стальные шины сечением не менее 100 мм².

Стержни и трубы длиной 2,5…3 м погружаются (забиваются) в грунт вертикально в специально подготовленной траншее (рис. 6).

Вертикальные  заземлители, устанавливаемые в  грунте, соединяются определенным образом стальной полосой, которая приваривается к каждому заземлителю. Расположение заземлителей показано на рис. 7.

            

    Рис. 6. Установка вертикального              Рис. 7. Схема расположения

             заземлителя в траншее                                   заземлителей

 

Стальные заземлители должны иметь определённые минимальные размеры (прил. 1).

По расположению заземлителей относительно заземляемого оборудования системы защитного заземления подразделяются на выносные и контурные. Схема выносного заземления оборудования представлена на рис. 8.

Рис. 8. Схема выносного заземления:

1 – заземляемое оборудование; 2 – заземлители

 

При выносной системе  заземления заземлители располагаются  на некотором удалении от заземляемого оборудования. Поэтому заземлённое оборудование находится вне поля растекания тока и человек, касаясь его, оказывается под полным напряжением относительно земли U_пр = U₃. Выносное заземление защищает человека только лишь при малом сопротивлении грунта.

Контурное заземление показано на рис. 9. Заземлители располагаются по контуру заземляемого оборудования на небольшом (несколько метров) расстоянии друг от друга. В данном случае поля растекания тока заземлителей накладываются друг на друга, и любая точка поверхности земли внутри контура имеет значительный потенциал. При этом напряжение прикосновения будет меньше, чем при выносном заземлении

U_пр = U_З – j_осн,

где j_осн - потенциал земли.

 

Рис. 9. Схема контурного заземления

 

Нормирование  параметров защитного заземления

 

Защитное заземление предназначено для обеспечения безопасности человека при прикосновении его к нетоковедущим частям оборудования, случайно оказавшимся под напряжением, а также при воздействии напряжения шага. Эти величины не должны превосходить длительно допустимых

U_пр £ U_{пр д.д.};

U_ш £ U_{ш д.д.}

В ПУЭ нормируются  сопротивления заземления в зависимости  от напряжения электроустановок.

В электроустановках  напряжением до 1000 В сопротивление  заземляющего устройства должно быть не выше 4 Ом; если же суммарная мощность источников не превышает 100 кВ·А, сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.

В электроустановках с напряжением электросети U > 1000 В с силой тока замыкания I < 500 А допускается сопротивление заземления

R_З £ 250 / I_З,

но не более 10 Ом.

Если  заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В и выше, то

R_З £ 125 / I_З,

но не выше нормы электроустановки U < 1000 В (4 или 10 Ом).

В электроустановках  с силой тока замыкания I_З > 500 А R_З £ 0,5 Ом.

 

Порядок расчёта защитного заземления

 

Расчёт заземления сводится к определению числа заземлителей и длины соединительной полосы исходя из допустимого сопротивления заземления. Расчёт выполняется в следующем порядке.

1. Выбирается вид заземлителя, его размеры и размеры соединительной полосы (диаметр и длина трубы, сечение соединительной полосы).

2. Выбирается значение удельного сопротивления грунта, соответствующее или близкое по значению удельному сопротивлению грунта в заданном районе размещения проектируемого заземления (прил. 2). При расчёте также можно использовать данные, полученные при измерении удельного сопротивления грунтов.

3. Определяется значение электрического сопротивления растеканию тока в землю с одиночного заземлителя по формуле

,

где r - удельное сопротивление грунта, Ом × м;

- длина заземлителя, м (рис. 7);

t - расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя, м,

t = h + 0,5, где h - глубина заложения заземлителя в грунт, м;

К_с - коэффициент сезонности, вводится в расчёт для приведения выбранного значения удельного сопротивления грунта к условиям наихудшей его проводимости в наиболее сухое время года (прил. 2);

d - диаметр заземлителя, м.

4. Рассчитывается число заземлителей без учёта взаимных помех, оказываемых заземлителями друг на друга, так называемого явления взаимного "экранирования"

,

где R_З.Н - нормируемое (допустимое) сопротивление всей системы заземления по ПУЭ.

5. Рассчитывается число заземлителей с учётом коэффициента экранирования

,

где h_э - коэффициент экранирования, выбираемый в зависимости от вида заземления, числа заземлителей и расстояния a между соседними заземлителями (прил. 3).

Расстояние между заземлителями a = (1…3) , м.

6. Определяется длина соединительной полосы, м

= 1,05 n × a.

7. Рассчитывается значение сопротивления растеканию тока с соединительной полосы, Ом

,

где b - ширина соединительной полосы (b = 25 – 60 мм); h - глубина заложения полосы в грунте.

8. Рассчитывается полное значение сопротивления системы заземления, Ом

,

где h_П - коэффициент экранирования полосы, выбираемый из прил. 4.

Расчёт выполнен верно, если полученное значение R_З будет меньше допустимого сопротивления по ПУЭ R_З.Н. В случае необходимости расчёт корректируется.

Варианты заданий представлены в прил. 5.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Безопасная эксплуатация электроустановок: справ. пособие / под общ. ред. Е. Н. Татарова. – Н. Новгород: Вента-2, 1999. – 160 с.

2. ГОСТ 12.1.030-81 Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.

3. ГОСТ Р МЭК 61140-2000. Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности, обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи.

4. ГОСТ Р МЭК 60050-2005. Заземление и защита от поражения электрическим током. Термины и определения.

5. Долин, П. А. Элекробезопасность. Задачник: учеб. пособие / П. А. Долин, В. Т. Медведев, В. В. Корочков. – М.: Гардарики, 2003. – 213 с.

6. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: справочник / В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – М.: Политехника, 2006. – 440 с.

7. Иванов, Е. А. Безопасность электроустановок и систем автоматики: учеб. пособие для студентов / Е. А. Иванов, В. Л. Галка, К. Р. Малаян. – СПб.: ЭЛМОР, 2003. – 381 с.

8. Охрана труда: Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок: ПОТ РМ 016-2001, РД 153-34.0-03.150-00: правила вводятся в действие с 1 июля 2001 г. – М.: Инфра-М, 2005. – 152 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Наименьшие размеры  стальных заземлителей

Форма заземлителя	Нормируемый параметр	Наименьший допустимый размер
Круглый (пруток)	Диаметр, мм	10
То же, оцинкованный	Диаметр, мм	6
Полосовая сталь	Сечение, мм2, толщина, мм	48 4
Угловая сталь	Толщина полок, мм	4
Стальные трубы	Толщина стенок, мм	3,5

 

 

Приложение 2

 

Приближённые значения удельного сопротивления грунтов, Ом · м

 

Грунт	Пределы значений r, Ом · м	Коэффициент сезонности, Кс
Глина	8 – 70	£ 2,4
Суглинок	40 – 150	£ 2,0
Песок	400 – 700	£ 2,4
Супесок	150 – 400	£1,5
Торф	10 – 30	£1,4
Чернозем	9 – 53	£1,4
Садовая земля	30 – 60	£1,3

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Значения коэффициента экранирования для заземлителей

Выносное заземление				Контурное заземление
Число заземлителей	Отношение А /			Число заземлителей	Отношение А /
	1	2	3		1	2	3
5	0,70	0,81	0,87	10	0,53	0,67	0,76
10	0,58	0,74	0,81	20	0,47	0,62	0,71
15	0,53	0,69	0,78	30	0,43	0,59	0,69
20	0,49	0,66	0,76	40	0,41	0,58	0,67
30	0,45	0,63	0,73	50	0,40	0,56	0,66
40	0,42	0,61	0,72	60	0,37	0,54	0,65
50	0,41	0,60	0,71	80	0,34	0,52	0,63