Сборник типовых расчетов по безопасности жизнедеятельности

В.П. Асташкин, Н.В Мозговой

Автомобилей – самосвалов

Наименьшая грузоподъёмность

Автомобилей – самосвалов

Рациональная грузоподъёмность

Расстояние транспортирования грунта, км	Грузоподъёмность автомобилей – самосвалов (т), при ёмкости ковша экскаватора
0,4 м^3	0,65 м^3	1 м^3	1,25м^3	1,6м^3	2,5м^3
0,5	4,5	4,5				-
1,5

Приложение 10

Ёмкость ковша экскаватора, м^3	0,4 – 0,65	1 – 1,6	2,5
Наименьшая грузоподъёмность автомобилей – самосвалов, т	4,5

ЛИТЕРАТУРА

1. Афанасьев А.А., Данилов Н.Н, Копылов В.Д. Технология строительных процессов: Учеб. для вузов. - М.: Высш.шк., 2004.

2. Данилов Н.Н., Терентьев О.М. Технология строительных процессов.- М.: АСВ, 2001.

3. Белецкий Б.Ф. Строительные машины и оборудование. Справ. пособие. – Ростов-на Дону: Феникс, 2002.

4. СНиП 12-03-2003. Безопасность труда в строительстве. Ч.1. Общие требо-вания.- М.: ГУП ЦПП, 2002.

5. СНиП 3.02.01 – 87. Земляные сооружения, основания и фундаменты, 2000.

6. Марионков К.С. Основы проектирования производства строительных работ. -М.: Стройиздат, 1980.

7. Ермошенко М.И. Определение объемов строительно-монтажных работ/ Справочник.-Киев: Будивельник, 1984.

8. Единые нормы и расценки. ЕНиР. Сборник 2. Земляные работы. Вып.1. Механизированные и ручные земляные работы.- М.: Стройиздат, 1988.

9. Единые нормы и расценки. ЕНиР. Сборник 2. Земляные работы. Вып.3. Буровзрывные работы. - М.: Стройиздат, 1988.

10. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. ГЭСН -2001-01. Сборник 1. Земляные работы. М.: Госстрой России, 2000.

11. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы. ГЭСН-2001-03. Сборник 3. Буровзрывные работы. М.: Госстрой России, 2000.

Часть 1

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2011

УДК 614. 8. 084.

Асташкин В.П., Мозговой Н.В. Сборник типовых расчетов по безопасности жизнедеятельности: учебное пособие / В.П. Асташкин, Н.В Мозговой. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»,2011. ч 1

В учебном пособии изложены основы инженерных расчетов по электробезопасности., защите от производственного шума и вибраций.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для всех технических специальностей.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» и предназначены для студентов, дипломников, всех специальностей и форм обучения. Оно может быть полезно специалистам, занимающимся вопросами промышленной экологии и безопасности, при разработке и проектировании технических средств защиты.

Таблицы... Иллюстрации…Библиографические названия:.

Научный редактор: доктор технических наук,

профессор А.В. Бараков

Рецензенты: кафедра безопасности жизнедеятельности Воронежский государственной лесотехнической академии (зав. кафедрой, доктор технических наук, профессор В.Ф. Асминин); доктор технических наук, профессор В.Я. Манохин

© Асташкин В.П., Мозговой Н.В.

©Оформление ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный

технический университет»

Введение

Широкое применение безопасной техники и коллективных средств защиты позволяет успешно решать задачи по созданию безопасных и безвредных условий труда на промышленных предприятиях. Однако разработка и проектирование современных средств защиты предполагает обязательное проведение соответствующих инженерных расчетов для определения эффективности защиты, выбора наилучшего варианта решения при одновременном выполнении требований нормативных правовых актов по безопасности экологичности.

В данном учебном пособии представлены основные методики инженерных расчетов методов и средств защиты человека от поражения электрическим током, производственного шума и вибраций. Пособие предназначено для оказания помощи студентам при изучении дисциплины. “Безопасность жизнедеятельности” и, прежде всего, студентам-дипломникам для проведении расчетов при выполнении раздела “Безопасность жизнедеятельности” в дипломном проекте.

По изложенным в пособии методикам для проведения инженерных расчетов, как правило, не требуется специальных справочников, дополнительных литературных источников, поскольку необходимые для расчетов данные приведены в соответствующих таблицах и методиках расчета.

Ограниченный объем учебного пособия не позволяет включить в него многие другие весьма важные вопросы по расчету методов и средств защиты от электромагнитных полей, тепловых и ионизирующий излучение, по расчету вентиляций, систем искусственного освещения и другие. Эти методики расчетов предполагается изложить в последующий частях “ Сборника типовых расчетов по безопасности жизнедеятельности.”

1. Защита от электрического тока

Защита от действия электрического тока обеспечивается конструкцией электроустановок, организационными и техническими мероприятиями, а также техническими способами и средствами защиты. Требования электробезопасности к конструкции электроустановок указан в “Правилах устройства электроустановок”(ПУЭ), в стандартах и технических условиях на соответствующие изделия.

Различают технические способы и средства, обеспечивающие защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям и защищающие от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции или по иным причинам. Для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям используют такие методы, как защитные ограждения, изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, двойная, цельная), изоляция рабочего места, малое напряжение, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности. В случае перехода напряжения на нетоковедущие части электроустановок для защиты от поражения током необходимо применять: заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов, малое напряжение, двойную изоляцию, и разделительный трансформатор.

В учебном пособии рассмотрены расчет и проектирование устройств защитного заземления и зануления.

До начала проведения расчетов необходимо провести ситуационный анализ возможности электропоражения с учетом условий внешней среды и помещения, в котором размещена электроустановка. При этом необходимо проанализировать используемую электрическую сеть с учетом режима работы нейтрали и электроустановку по напряжению, мощности степени защиты и т.д.; определить токи, протекающие через тело человека, напряжения прикосновения и шага; сравнить полученные расчетные значения напряжений и токов с предельно допустимыми уровнями в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82.

По результатам ситуационного анализа должен быть сделан вывод об объеме мероприятий, технических и других средств защиты человека от поражения электрическим током

1.1 Расчет токов, протекающих через тело человека, и напряжений прикосновения при включении в электрическую цепь.

Опасность поражения человека электрическим током при включении его в электрическую цепь определяется целым рядом факторов, основными из которых являются величина тока, продолжительность его воздействия, род и частота тока, а так же сопротивление тела человека и путь протекания тока через тело человека.

Величина тока, протекающего через тело человека, в свою очередь, зависит от схемы включения человека в электрическую цепь, вида и напряжения электрической сети, режима её нейтрали(изолированная или заземленная), значений сопротивлений и емкостей токоведущих частей (проводов, кабелей) относительно земли, значения сопротивления заземления нейтрали, питающего данную сеть трансформатора и т.д.

ПУЭ по условиям безопасности подразделяют все электрические сети и электроустановки на низковольтные с напряжением до 1000 В и высоковольтные с напряжением свыше 1000 В. В настоящее время наибольшее распространение получили низковольтные трехфазные сети переменного тока частотой 50 Гц с напряжением 220/172, 380/220, 660/380 В. Могут также использоваться однофазные сети переменного тока и сети постоянного тока.

Для всех возможных схем включения человека в цепь трехфазной электрической сети переменного тока, представлена в табл. 1.1, определим величину тока I_ч, протекающего через человека, и напряжение прикосновения U_пр.

1.При однофазном прикосновении к трехфазной сети с изолированной нейтралью возможен следующий вариант расчетов.

а) сеть с напряжением до 1000 В с большой длинной кабельных линий (более 1-2 км), обладающая емкостью и сопротивлением изоляции фаз относительно земли. Ток через человека в этом случае при выполнении условий с₁=с₂=с₃=с и r₁=r₂=r₃=r определяется выражения:

, (1.1)

где U_ф- фазное напряжение сети, В; r – сопротивление изоляции фазы, Ом; с- емкость фазы относительно земли, Ф; - угловая частота потока, рад/с; f- циклическая частота тока, Гц; - сопротивление цепи человека, Ом, учитывающее сопротивление тела человека , подошвы обуви и сопротивление, на котором стоит человек, ;

б) Сеть напряжением до 1000 В небольшой протяженностью(длина воздушных или кабельных линий не более 1 км), обладающая малой емкостью фаз относительно земли.

№п/п	Характеристика сети	Схема включения в электрическую сеть
	Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы
	Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью при аварийном режиме
	Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью при аварийном режиме
	Четырех проводная сеть с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме работы
	Четырех проводная сеть с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме работы
	Четырех проводная сеть с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме работы
	Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы

При прикосновении к фазе 1 при выполнении условия с₁=с₂=с₃=0, ток через тело человека определяется по формуле:

, (1.2)

где U_л – линейное напряжение сети; В; - сопротивления изоляции соответственно 1, 2 и 3 фазы относительно земли, Ом.

При условии, что r₁=r₂=r₃=r,

; (1.3)

в) Сеть, как правило, напряжением выше 1000 В, обладающая большой ёмкостью фаз и высоким сопротивлением изоляции фаз относительно земли. При условии с₁=с₂=с₃=с и r₁=r₂=r₃=∞ ток, проходящий через тело человека, равен:

, (1.4)

где ; с_i - удельная ёмкость провода или кабеля i- го участка одной фазы, Ф/км; - длина i- го участка, n- число участков.

2.Однофазное прикосновение к заземленному корпусу электроустановки в случае пробоя изоляции одной из фаз на данный корпус в сети с изолированной нейтралью. При условии с₁=с₂=с₃=0 и r₁=r₂=r₃=r ток через человека будет равен

(1.5)

где R₃ –сопротивление заземления электроустановки, Ом.

3.Однофазное прикосновение к сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме. Ток, проходящий через тело человека в этом случае, определяется из выражения:

(1.6)

где - сопротивление замыкания фазы на землю. Ом

4.Однофазное прикосновение к трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью. При этом ток через тело человека устанавливается из соотношения:

(1.7)

где - сопротивление заземления нейтрали трансформатора, В.

5.Однофазное прикосновение к зануленному корпусу электроустановки в случае пробоя изоляции одной из фаз на данный корпус в сети с глухозаземленной нейтралью. Ток, проходящий через тело человека в этом случае, составит (без учета повторных заземлений нулевого провода)

(1.8)

где - ток однофазного короткого замыкания, протекающий в цепи фаза – нуль, А; r_N, x_N - активное и внутреннее индуктивное сопротивление нулевого провода, Ом.

С учетом повторных заземлителей нулевого провода и при условии x_N=0

; (1.9)

Где Ом; R_n – сопротивление повторного заземления; m – число повторных заземлений.

6.Однофазное прикосновение к сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме. Ток через тело человека при этом рассчитывается по формуле:

(1.10)

если R_зм=0, то

если , то

7. Двухфазное прикосновение к трехфазной сети. Опасность поражения человека электрическим током при двухфазном прикосновении не зависит от вида сети, а ток через человека будет равен:

(1.11)

Во всех рассмотренных случаях рассчитанное значение силы тока позволяет определить напряжение прикосновения по формуле:

(1.12)

8. Двухфазное прикосновение к отключенной от питания сети человека, изолированного от земли. Такое включение в цепь равносильно прикосновению к обкладкам заряженного конденсатора, ток через тело человека определяется по закону показательной функции:

. (1.13)

Для предупреждения электропоражения разрядным током конденсатора после отключения от сети необходимо ускорить разрядку путем замыкания обкладок конденсатора на разрядное сопротивление. Величину разрядного сопротивления можно определить по формуле:

(1.14)

где t – время с момента отключения от сети до момента возможного прикосновения к конденсатору, с; - допустимое остаточное напряжение на конденсаторе (~12÷24 В).

Определим токи I₄ и напряжения прикосновения U_кр для представленных в таблице 1.2 возможных схем включения человека в цепь однофазной сети и сети постоянного тока.

Таблица 1.2

Схемы включения человека в цепь однофазной сети и сети постоянного тока.

№	Характеристика сети	Схема включения в электрическую цепь
	Изолированная от земли однофазная сеть в нормальном режиме работы
	Изолированная от земли однофазная сеть в аварийном режиме работы
	Изолированная от земли однофазная сеть в аварийном режиме работы
	Однофазная сеть с заземленным полюсом в нормальном режиме работы
	Однофазная сеть с заземленной средней точкой в нормальном режиме работы
	Изолированная от земли однофазная сеть в нормальном режиме работы
	Однопроводная сеть постоянного тока в нормальном режиме работы
	Двухпроводная сеть постоянного тока в нормальном режиме работы
	Двухпроводная сеть постоянного тока в аварийном режиме работы

Для однофазных сетей и сетей постоянного тока емкостью проводов относительно земли можно пренебречь и принять С₁=С₂=0, поскольку однофазные сети переменного тока имеют небольшую протяженность (обычно воздушные сети напряжением до 1000В длинной до 1км), а в сетях постоянного тока ток утечки через емкость равен нулю.

1.При однополюсном прикосновении к изолированной от земли однофазной сети ток, протекающий через тело человека, определяется по формуле:

I₄=, (1.16)

где – напряжение в сети, В; - сопротивления изоляции соответственно 1 и 2 проводов, Ом; - сопротивления цепи человека, Ом.

Если ==r, то

I₄ = . (1.17)

2. При однополюсном прикосновении к заземленному корпусу электроустановки при пробое изоляции и замыкании фазы 1 на данный корпус в однофазной сети ток через человека рассчитывается по соотношению:

I₄=, (1.18)

где a=R₃/(); - сопротивление заземления электроустановки, Ом.

Если ==r, то

I_{4 =} . (1.19)

3. При однополюсном прикосновении при аварийном замыкании на землю другого полюса в изолированной однофазной сети ток через человека определяется из выражения:

I₄ = , (1.20)

где - сопротивление замыкания провода на землю, Ом.

4. При однополюсном прикосновении к однофазной сети с заземленным полюсом ток через тело человека будет равен:

I₄ = , (1.21)

где, -сопротивление заземления полюса, Ом.

5. При однополюсном прикосновении к однофазной сети с заземленной средней точкой протекающий через человека ток рассчитывается по формуле:

I₄ = , (1.22)

где, – сопротивление заземления средней точки, Ом.

6. При двухполюсном прикосновении к изолированной однофазной сети ток устанавливается соотношением:

I₄ =. (1.23)

7. При прикосновении к полюсу однопроводной сети постоянного тока ток через тело человека определяется из уравнения:

I₄=, (1.24)

где r- сопротивление изоляции провода, Ом; - сопротивление заземления полюса генератора, Ом.

Для схем включения человека в электрическую цепь, обозначенных в табл 1.2 под №8 и №9, ток J₄ будет определяться соответственно по формулам (1.16) и (1.20).

Поскольку сопротивление тела человека электрическому току нелинейно и нестабильно, в расчетах условно принимают =1000 Ом.

Электрическое сопротивление обуви зависит от материала подошвы, состояния помещения и прилагаемого напряжения. Ориентировочно значения может быть определено с помощью табл 1.3

Таблица 1.3

Электрическое сопротивление подошвы обуви , к Ом

Помещение	Материал подошвы	Напряжение сети, В
До 65			Свыше 220
Сухое	Кожа
Кожинит
Резина
Влажное и сырое	Кожа	1,6	0,8	0,5	0,2
Кожинит	2,0	1,0	0,7	0,5
Резина	2,0	1,8	1,5

Электрическое сопротивление основания (опорной поверхности ног на грунте) зависит от вида и влажности грунта. Если ступни ног расположены на земле рядом, то =2,2ρ, где ρ- удельное электрическое сопротивление грунта, Ом∙м. Когда ступни ног отстоят одна от другой на расстоянии шага, то принимают =1,5ρ.

Полученные расчетные величины J₄ и U_пр необходимо сравнить с соответствующими допустимыми значениями согласно ГОСТ 12.1.038-82 “Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов”. представленными в табл 1.5. Эти значения установлены стандартом для путей тока в теле человека “рука-рука” и “рука-ноги”.

Таблица 1.5

Предельно допустимые напряжения прикосновения U_доп и токи J_доп при нормальном режиме электроустановки

Род тока	U, В	I, мА
	не более
Переменный, 50 Гц	2,0	0,3
Переменный, 400 Гц	3,0	0,4
Постоянный	8,0	1,0
Примечания: 1 Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействий не более 10 мин в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения. 2 Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25°С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

Предельно допустимые напряжения прикосновения U_доп и токи J_доп при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В сетей с глухозаземленной или изолированной нейтралью, и выше 1000 В в сетях с изолированной нейтралью, а также предельно допустимые уровни напряжения прикосновения U_доп и силы тока I_доп,, проходящего через тело человека в течение более 1 с, приведены в ГОСТ 12.1.038 – 82 (2001)

На основе сравнительного анализа расчетных и нормативных значений напряжения прикосновения и токов, проходящих через тело человека, с учетом используемой электрической сети сделать выбор наиболее эффективных методов и средств обеспечения электробезопасности.

1.2 Защитное заземление

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением (рис1.1).

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу или другим нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания фазы на корпус или по другим причинам.

Защитное действие заземления основано на снижении напряжения прикосновения между корпусом электроустановки и основанием, на котором стоит человек, за счет уменьшения потенциала корпуса и увеличения потенциала основания до значений близких к потенциалу заземленной установки.

Заземлению подлежат: корпуса электрических машин и трансформаторов; приводы и корпуса электрических аппаратов; каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов; металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические рукава лотки, короба, и трубы электропроводки; металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников и другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование.

При напряжении до 1000 В заземление следует применять в трехфазных трехпроводных с изолированной нейтралью и однофазных двухпроводных, изолированных от земли, сетях переменного тока, а также в двухпроводных с изолированной средней точкой источника тока сетях постоянного тока.

При напряжении свыше 1000 В- в сетях переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точки источника тока.

Согласно ПЭУ, защитное заземление следует выполнять при напряжении переменного тока 380 В и выше и постоянного тока 440 В и выше во всех электроустановках; при номинальных напряжениях переменного тока свыше 42 В и постоянного тока свыше 110 В- только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных, а также в наружных установках; при любом напряжении переменного и постоянного токов- во взрывоопасных установках.

Электрическая связь заземленных частей электроустановки с землей осуществляется с помощью заземляющего устройства. Заземляющее устройство представляет собой совокупность собственно заземлителя (металлического проводника или группы проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом) и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Заземлители бывают естественными- металлические, конструкции, находящиеся в земле для специальных целей, и искусственные, предназначенные исключительно для целей заземления. К естественным заземлителям относятся различных технологические металлоконструкции, имеющие хороший контакт с землей, арматура железобетонных конструкций зданий и сооружений, металлические трубопроводы, свинцовые оболочки кабелей, обсадные трубы и т.п. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих и взрывоопасных газов, а также трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты от коррозии.

В качестве искусственных заземлителей чаще всего используют вертикальные и горизонтальные электроды. Для вертикальных электродов применяют стальные трубы диаметром 30÷50 мм и уголки размером 40x40 до 60x60 мм длиной до 3м, а также стальные прутки диаметром 10÷12 мм и длиной до 10м. Для связи вертикальных электродов и соединения заземлителя с корпусом обычно используют полосовую сталь сечением не менее 4x12 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 6мм. Вертикальные и горизонтальные электроды соединяются между собой сваркой, а с корпусом заземляемого оборудования- сваркой или с помощью болтов. Присоединение заземляющих проводников к заземлителю выполняется в двух местах.

В зависимости от расположения заземлителей относительного заземляемого оборудования заземляющие устройства бывают выносные и контурные.

При выносном заземляющем устройстве заземлитель вынесен за пределы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки. Ввиду значительного удаления заземлителя от оборудования потенциал основания, на котором находится человек, близок к нулю, а напряжение прикосновения имеет максимальное значение. Такой тип заземляющего устройства не всегда обеспечивает достаточно высокую степень защиты человека, поэтому его применяют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В. Достоинством такого типа заземляющего устройства является возможность выбора места размещения электродов с наименьшим сопротивлением грунта(сырое, глинистое, в низинах и т.п).

При контурном заземляющем устройстве одиночные вертикальные электроды размещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределяют по всей площадке равномерно. При этом безопасность обеспечивается выравниванием потенциала на защищаемой территории и его повышением до значений, близких к потенциалу корпуса оборудования. В результате обеспечивается высокая степень защиты, поэтому контурные заземления применяют при напряжении свыше 1000 В.

1.2.1 Расчет защитного заземления

Расчет заземляющих устройств электроустановок напряжением до 1000В, а также свыше 1000В до 35 кВ включительно выполняют, как правило, методом коэффициентов использования по допустимому сопротивлению R_д заземлителя растеканию тока. При этом допускают, что заземляющее устройство размещено в однородной земле. Для установок сети с эффективно заземленной нейтралью напряжением 110кВ и выше, заземлитель рассчитывают способом наведенных потенциалов, как по допускаемому сопротивлению, так и по допускаемому напряжению прикосновения. При этом необходимо учитывать многослойное строение земли, представляя ее в расчете в виде двухслойной модели.

Цель расчета защитного заземления – определение количества электродов заземлителя и заземляющих проводников, их размеров и схема размещения в земле, при которых сопротивление заземляющего устройства растеканию тока или напряжения прикосновения при замыкание фазы на заземленные части электроустановок не превышают допустимых значений.

Согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок, электрическое сопротивление защитного заземления R_д в любое время года должно составлять:

Для электроустановок напряжением до 1000В с изолированной нейтралью R_д ≤ 10 Ом при мощности источника тока (генератора или трансформатора) 100 кВт и менее; во всех остальных случаях R_д ≤ 4 Ом;

Для электроустановок напряжением свыше 1000В с эффективно заземленной нейтралью Rд≤ 0,5 Ом;

Для электроустановок напряжением свыше 1000В с изолированной нейтралью R_д=250/I_з, но не более 10 Ом, где I_з - сила тока замыкания на землю, А. При использование заземляющего устройства одновременно для электроустановок до 1000В R_д=125/I_з, но не более 10 Ом(или 4 Ом, если это требуется для установок до 1000В).

Расчет сопротивления одиночных искусственных и естественных заземлителей.

Формулы для расчета сопротивления одиночных искусственных заземлителей растеканию тока в однородном грунте представлена в табл. 1.8

Таблица 1.8

Формулы для расчета сопротивления одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте

Тип заземлителя	Схема	Формулы	Условия применения
1. Полушаровой у поверхности грунта
2. Шаровой в грунте
3. Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголковый у поверхности земли			; для уголка с шириной полки d=0,95b
4. Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголок в земле			; ; для уголка с шириной полки d=0,95b
5. Протяженные на поверхности земли(стержень, труба, полоса, кабель и т.п.)			;для полосы шириной d=0,5b
6. Протяженный в земле(стержень, труба, полоса, кабель и т.п.)			;; для полосы шириной d=0,5b

7. Кольцевой круглого или прямоугольного сечения на поверхности земли			;для полосы шириной d=0,5b
8. Кольцевой круглого или прямоугольного сечения в земле			;; для полосы шириной d=0,5b
9. Круглая пластина в земле
10. Прямоугольная пластина в земле (пластина поставлена на ребро)

Продолжение табл.1.8

Примечание. В формулах таблицы 1.8 удельное электрическое сопротивление грунта, ; сопротивление одиночного заземлителя растеканию тока, Ом; все размеры в метрах.

Сопротивление растеканию тока некоторых естественных заземлителей, аналогичных искусственным, по форме и расположению в земле, можно рассчитать с помощью зависимостей, приведенных в таблице 1.8. Для некоторых других естественных заземлителей сопротивление растеканию тока можно определить по следующим формулам:

а) железобетонный фундамент производственного здания:

, (1.25)

где площадь, ограничения периметров здания на уровне поверхности земли, м²;

б) система грозозащитный трос - опоры:

при числе опор ; (1.26)

при числе опор , (1.27)

где наибольшее сопротивление заземления одной опоры, Ом;

– активное сопротивление троса на длине одного пролета, Ом;

длина пролета, м; сечение троса, мм²; число тросов на опоре.

Исходные данные для расчета заземляющего устройства.

1. Определяется согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок допускаемое сопротивление заземляющего устройства в зависимости от вида электрооборудования, его электрической мощности, рабочего напряжения, режима нейтрали источника питания и т.п.

1. Собираются сведения о естественных заземлителях (их количество, гальваническая целостность, размеры, глубина залегания, взаимное расположение и т.п.).
2. Задаются или определяются размеры, конфигурация площадки, предназначенной для заземляющего устройства (либо площадь в м² свободной территории).
3. Определяется удельное электрическое сопротивление грунта в зоне размещения заземлителя. При отсутствии экспериментальных данных значение можно определить по табл. 1.9.

Таблица 1.9

Ориентировочные значения удельных электрических сопротивлений различных видов грунтов и вод

Вид грунта и воды	Удельное сопротивление,
Пределы колебаний величины	Рекомендуемое для расчетов
Торф	10-30
Чернозем	10-50
Садовая земля	20-60
Глина	3-80
Суглинок	4-150
Лесс	200-300
Песок	300-1500
Супесь	100-400
Гравий, щебень	4000-7000
Каменистый грунт	500-8000
Скальные породы	1000-3000
Вода речная	10-100
Вода морская	0,2-1
Вода грунтовая	20-70

5. Выбирается вид заземляющего устройства. Заземлитель обычно представляет собой систему вертикальных электродов, соединенных горизонтальным проводником.

На практике в качестве вертикальных электродов используют прутковую сталь диаметром и длиной , стальные трубы с толщиной стенки не менее 0,0035м, а также угловую сталь с шириной полки , толщиной не менее 0,004м и длиной . Располагают вертикальные электроды, как правило, на ниже уровня поверхности земли.

Горизонтальные электроды используются либо для связи вертикальных электродов, либо в качестве самостоятельного заземляющего устройства. В качестве горизонтального электрода применяют полосовую сталь шириной м и толщиной не менее 0,004м или прутковую сталь диаметром . Глубина залегания горизонтального электрода .

6. В зависимости от плана размещения заземляемого оборудования, имеющейся площади, необходимости выравнивания потенциалов и других факторов определяется схема размещения вертикальных электродов: в ряд, по контуру, лучом и расстояние между ними – a(обычно для вертикальных электродов , ; для горизонтальных электродов-полос a=1-10м.

7. Определяется климатическая зона, в которой будет сооружено заземляющее устройство, и в зависимости от нее устанавливается коэффициент сезонности: - для стержневых вертикальных электродов заземления и - для горизонтальных электродов (табл. 1.10).

Таблица 1.10

Признаки климатических зон и значения коэффициента сезонности для однородного грунта

Характеристика климатической зоны и типа применяемых электродов	Климатические зоны
I	II	III	IV
1. Климатические признаки зон:
средняя многолетняя низкая температура(январь),	От -20 до -15	От -14 до -10	От -10 до 0	От 0 до +5
средняя многолетняя высшая температура(июль),	От +16 до+18	От +18 до +22	От +22до +24	От +24до +26
Среднегодовое количество осадков, см				30-50
Продолжительность замерзания вод, дни	190-170
2. Значение коэффициента :
При применении вертикальных электродов длиной и глубиной заложения от поверхности земли	1,5 - 1,9	1,3 – 1,7	1,2 – 1,5	1,0 – 1,3
То же при длине 5м	1,3 – 1,5	1,2 – 1,4	1,1 – 1,3	1,0 – 1,2

При применении горизонтальных электродов длиной с глубиной заложения	4,1 – 9,3	2,6 – 5,9	2,0 – 4,2	1,1 – 2,5
То же при длине 50 м	3,6 – 7,2	2,4 – 4,8	1,6 – 3,2	1,1 – 2,2

Дата добавления: 2014-10-23