Розрахунок виносного зосередженого заземлення в

однорідному ґрунті методом коефіцієнтів використання електродів

Установити величину найбільшого допустимого опору, Ом, заземлення (рис. 4.5): для заземлення електроустановок у мережах з ізольованою нейтраллю R_З ≤ 4; для повторного заземлення нульового проводу в мережах із глухозаземленою нейтраллю й системи блискавкозахисту R_З ≤ 10.

а - заземлення електроустановок у трьохпровідній мережі з ізольованою нейтраллю;

б - занулення електроустановок і повторне заземлення нульового проводу в чотирьохпровідній мережі із глухозаземленою нейтраллю;

в - заземлення блискавкозахисту;

1 - заземлення; 2 –об’єкт, що захищається; 3 - блискавкоприймач;

4 - блискавковідвід; 5 - пусковий пристрій з металевим захисним кожухом;

6 - електроустановка

Рисунок 4.5 - Призначення заземлення

Обрати конструкцію заземлення, розміри й розташування електродів (рис. 4.6).

Для вертикальних електродів рекомендується використати труби діаметром d_В = 0, 03-0,06 м і довжиною l_В = 1,5-2,5 м; для горизонтального електрода - пруток діаметром d_Г = 0,01 м або смугу шириною b = 0,04 м і товщиною δ ≥ 0,004 м (в останньому випадку d_Г = 0,5 δ).

а - розташування вертикальних електродів у ряд;

б - розташування вертикальних електродів по контуру;

1 – заземлювана електроустановка, 2 - котлован (траншея) для занурення електродів; 3 - горизонтальний електрод; 4 – вертикальний електрод

R΄В = (ln + 0,5 ln ) = 0,366 (lg + 0,5 lg ). Значення питомого електричного опору ґрунту r, Ом x м, приймається для: чорнозему - 20, глини - 40, суглинку - 100, супіску - 300.

Рисунок 4.6 - Конструкція заземлення, розташування й розміри електродів Визначити опір розтіканню струму одиночного вертикального електрода (рис.4.7).

Рисунок 4.7 – Розрахункова схема для визначення R_В

Розрахувати опір розтіканню струму всіх вертикальних електродів.

R_В = ,

де n - кількість вертикальних електродів. Так як розрахунок здійснюється методом послідовних наближень до головного параметра, припустимого опору заземлення (R_З), та кількість вертикальних електродів приймається довільно (n = 2-4 шт.) з наступним коректуванням розрахунку;

η_В - коефіцієнт використання вертикальних електродів (приймається за табл. 4.12 з урахуванням кількості електродів і характеру їхнього розташування). Для n = 7, 8, 9 значення η_В визначається методом інтерполяції.

Таблиця 4.12

Розташування вертикальних електродів	а/ lВ	Коефіцієнт використання вертикальних електродів ηВ при кількості електродів, шт
У ряд		0,85	0,78	0,73	0,68	0,65	0,59
	0,91	0,81	0,83	0,80	0,77	0,74
	0,94	0,91	0,89	0,83	0,85	0,81
По контуру		-	0,73	0,69	0,64	0,61	0,56
	-	0,8	0,78	0,75	0,73	0,68
	-	0,88	0,85	0,82	0,80	0,76

Визначити опір розтіканню струму горизонтального електрода (рис. 4.8).

	R΄Г = ln = 0,366 lg .   Довжина горизонтального електрода lГ приймається: у разі розташування вертикальних електродів у ряд lГ = 1,05 (n - 1) а; по контуру lГ = 1,05 n× а.

Рисунок 4.8 – Розрахункова схема для визначення R^΄_Г

Розрахувати опір розтіканню струму горизонтального електрода з урахуванням коефіцієнта його використання.

R_Г = ,

де η_Г - коефіцієнт використання горизонтального електрода (приймається за таблицею 4.13 з урахуванням кількості вертикальних електродів і характеристики їхнього розташування).

Таблиця 4.13

Розташування вертикальних електродів	а / lВ	Коефіцієнт використання вертикальних електродів ηВ при кількості електродів
У ряд		0,85	0,81	0,77	0,74	0,72	0,62
	0,94	0,88	0,84	0,82	0,80	0,75
	0,96	0,94	0,92	0,85	0,88	0,82
По контуру		-	0,48	0,45	0,42	0,40	0,34
	-	0,59	0,55	0,51	0,48	0,40
	-	0,73	0,70	0,66	0,64	0,56

Обчислити сумарний опір заземлення, Ом.

R_З = .

Виконати корегування розрахунку з метою максимального наближення отриманого результату до величини припустимого опору, Ом:

- для повторного заземлення нульового проводу й блискавкозахисту

6 ≤ R_З ≤ 10;

- для заземлення електроустановок у мережах з ізольованою нейтраллю

1,5 ≤ R_З ≤ 4.

Під час корегування допускається довільна зміна одного або декількох параметрів: кількості вертикальних електродів n, їхнього діаметра d_В, довжини l_В, відстані між ними (у межах а / l_В = 1-3).

Звернути увагу на те, що при зміні nа / l_В змінюється довжина горизонтального електрода d_Г, а також значення η_В, η_Г.

4.12 Розрахунок блискавкозахисту будівель та споруд

Визначити середньорічну тривалість гроз в місці розташування захищуваниго об’єкта (за картою, що наведена в «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» РД 34.21.122-87).

Розрахувати очікувану кількість уражень блискавкою за рік N будівель та споруд, що не облаштовані блискавкозахистом:

- для будівель та споруд прямокутної форми

;

- для димових труб, башт, вишок

,

де і - відповідно ширина і довжина будівлі, що має в плані прямокутну форму, м;

- найбільша висота будівлі, м;

n – питома щільність ударів блискавки в землю, 1/(км²год) (табл.4.14) або за формулою ,

де Т – середня тривалість гроз в годинах в місці знаходження об'єкту.

Таблиця 4.14

Середньорічна тривалість гроз, год/рік

Очікуване середньорічне число ударів блискавки

10-20
20-40
40-60
60-80	5,5
80-100	7,0
100 і більше	8,5

Установити належність захищуваного об’єкта до класу вибухонебезпечних чи пожежонебезпечних зон (див. Правила устройства электроустановок. ПУЭ-76). На рис. 4.9. зображена карта середньої тривалості гроз за рік у годинах для території України, а в таблиці 4.15 наведено дані для визначення категорії улаштування блискавкозахисту та типу зони захисту.

Установити необхідний ступінь вогнезахисту захищуваного об’єкта (див. СНиП ІІ-90-81. Виробничі будівлі та споруди промислових підприємств).

Визначити категорію улаштування блискавкозахисту (див. Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87).

Розрахувати розміри зон захисту блискавковідводів.

На рис. 4.10 зображений поодинокий стержневий блискавковідвід.

Таблиця 4.15 – Визначення категорії улаштування блискавкозахисту та типу зони захисту

Будівлі та споруди	Місцеположення	Тип зони захисту	Категорія
Будівлі та споруди ибо іх частини з виробництвом, приміщення якого відносяться до класу В-І та В-ІІ	По всій території України	Зона А	І
Будівлі та споруди або їх частини (класи В-Іа, В-Іб, В-ІІа)	В місцевостях із середньою грозовою діяльністю 10 годин за рік та більше	При очікуємому враженні блискавкою за рік будівель і споруд N<1 – зона Б, при N>1 – зона А	ІІ
Зовнішні технологічні установки та відкриті склади (клас В-Іг)	По всій території України	Зона Б	ІІ
Зовнішні технологічні установки та відкриті склади (клас П-ІІІ)	В місцевостях із середньою грозовою діяльністю 20 годин за рік та більше	Зона Б	ІІІ
Димові труби підприємств та котельних, водонапорні та силосні башти, вишки різного призначення висотою 15м та більше	В місцевостях із середньою грозовою діяльністю 10 годин за рік та більше	Зона Б	ІІІ
Жилиє та суспільні будівлі, що стоять більш ніж на 25м над середньою висотою оточуючих будівель в радіусі 400м, а також окремо стоячі будівлі висотою більше ніж 30м, віддалені від інших будівель більше ніж на 400м	В місцевостях із середньою грозовою діяльністю 20 годин за рік та більше	Зона Б	ІІІ
Суспільні будівлі ІІІ, ІV та V ступенів вогнестійкості	В місцевостях із середньою грозовою діяльністю 20 годин за рік та більше	Зона Б	ІІІ

Рисунок - 4.9 Карта середньої тривалості гроз за рік у годинах

для території України

Рисунок - 4.10 Зона захисту поодинокого стержневого блискавковідводу

Зона А (ступінь надійності 99,5%):

h₀=0,85 h; r₀=(1,1-0,002·h)·h; r_х=(1,1-0,002h)·(h-h_х /0,85).

Зона Б (ступінь надійності 95% та вищий):

h₀=0,92h; r₀=1,5h; r_х=1,5(h-h_х /0,92).

При відомих значеннях r_х та h_х

,

де h – висота блискавковідводу;

h₀ – висота зони захисту

r₀, r_х – радіуси зони захисту на поверхні землі та на висоті h_х.

На рис. 4.11 зображений поодинокий тросовий блискавковідвід.

Зона А:

h₀=0,85 h; r₀=(1,35-0,0025·h)·h; r_х=(1,35-0,0025h)·(h-h_х /0,85);

S₀=2r₀; S_х=2r_х;

Зона Б:

h₀=0,92h; r₀=1,7h; r_х=1,7(h-h_х /0,92); S₀=2r₀; S_х=2r_х.

При відомих значеннях r_х та h_х

,

де h – висота від землі до троса;

h₀ – висота зони захисту;

r₀, r_х – радіуси торцевих областей зони захисту на поверхні землі та на висоті h, S₀, S_х – ширина зони захисту на ділянці між опорами на рівні землі та на висоті h.

h_оп – висота опори; якщо а<120 м, то h_оп=2 м;

якщо а=120-150 м, то h_оп=3 м

Рисунок 4.11 - Зона захисту поодинокого тросового блискавковідводу

Навести схему захищуваного об’єкта та обраної системи блискавкозахисту.

Виконати розрахунок заземлення (за вказівкою консультанта).

4.13 Визначення розмірів небезпечних зон

До зон з постійно діючими небезпечними виробничими факторами відносяться частини пpocтору поблизу неізольованих струмоведучих частин електроустановок, ліній електропередач (ЛЕП); перепадів у висоті на 1,3 м і більше; місця переміщення машин і устаткування, їхніх частин і робочих органів; місця виділення шкідливих речовин або впливу шуму з концентраціями й інтенсивністю, вищими за гранично припустимі.

До зон з потенційно діючими небезпечними виробничими факторами ставляться частини простору поблизу споруджуваних або підлягаючих розбиранню будинків і споруджень, а також частини, території, поверхи (яруси) в одній захватці, над якими відбувається монтаж (демонтаж) конструкцій або устаткування.

Небезпечна зона поблизу котлованів, траншей визначається мінімально допустимою відстанню l по горизонталі від основи неукріпленого відкосу виїмки до найближчих опірних частин машини (крана, трубоукладача тощо) або до верхньої будівлі підораного шляху рельсового крана:

l=ah,

де h – глибина виїмки, м;

a – коефіцієнт, який приймають для виїмок глибиною до 5м: в пісчаному ґрунті 1,2—1,5; в супіску 1,06—1,25; в суглинку 0,95—1,0; в глині 0,7—1,0.

Межа небезпечної зони В під час роботи екскаватора з прямою лопатою з боку забою В=R+в, де R – найбільший радіус копання, в – відстань від верху забою до проекції лінії кута природного відкосу ґрунту плюс 1м. з протилежного боку межа небезпечної зони визначається за найбільшим радіусом копання плюс 1м, але не менше 1м.

Границі небезпечних зон поблизу частин, що рухаються, і робочих органів машин визначають відстанню 5м, якщо інші підвищені вимоги відсутні в паспорті або інструкції заводу-виготовлювача.

Небезпечну зону під час роботи вантажопідйомних машин встановлюють із урахуванням розмірів зони, що обслуговується краном (довжини підкранової колії L_n, максимального вильоту стріли L_м або шляхи переміщення вантажного візка для козлових і мостових кранів) і величини можливого відльоту вантажу під час падіння на землю:

S = ,

де H - відстань від землі до піднятої конструкції, м;

m - довжина стропа, м;

α - кут між стропом і вертикаллю, град.;

а - відстань від центра ваги вантажу до найбільш вилученого його краю.

Ширина небезпечної зони В = 2(L_м+ S), довжина - А = L_n+ 2S.

Границі небезпечних зон, у межах яких можливе виникнення небезпек у зв'язку з падінням предметів, установити згідно з даними табл. 4.16(СНиП ІІІ-4-80*).

Таблиця 4.16

Висота можливого падіння предмета, м	Границі небезпечної зони, м:
Поблизу місць переміщення вантажів	Поблизу споруджуваного будинку (від його зовнішнього периметра)
До 20
20-70
70-120
120-200

Під час виконання робіт поблизу повітряних ЛЕП установлюються габарити охоронної зони - ділянки землі, укладені між вертикальними площинами, що проходять через паралельні прямі, що знаходяться від крайніх проводів на відстані 2 м для ліній з напругою до 1 кВ, 10 м - від 20 кВ, 15 м - 35 кВ, 20 м - 110 кВ, 25 м - від 150 до 220 кВ, 30 м - від 330 до 500 кВ, 40 м - 700 кВ.

Під час роботи машини в охоронній зоні при не знятій з повітряної ЛЕП напрузі величина небезпечної зони визначається за відстанню від верхньої частини машини, конструкції, устаткування в будь-якому їхньому положенні до нижнього пpовода, що перебуває під напругою до L кВ - 5 м, від 1 до 20 кВ - 2 м, від 35 до 110 кВ - 4 м, від 150 до 220 кВ - 5 м, 330 кВ - 6 м, від 500 до

750 кВ - 9 м.

Небезпечною зоною при підривних роботах є зона дії повітряної ударної хвилі, найбільший радіус якої, r_В, може бути розрахований за формулою

r_В = 10 ,

де g - маса заряду вибухової речовини, кг.