Захисне заземлення приміщення

Міністерство освіти і науки України

Львівський державний інститут новітніх технологій та управління

ім. В. Чорновола

Охорона праці

Методичні вказівки

до виконання розрахункової роботи для студентів спеціальності

6.0804 “Комп’ютерні науки”,

6.0915 “Комп’ютерна інженерія”

6.1601 “Інформаційна безпека”

Укладач: Гапаляк Зіновій Іванович

Редактор: Дишовий Роман Васильович

Комп’ютерне верстання: Попадик Володимир Федорович

Львів 2008

УДК

Охорона праці. Методичні вказівки до виконання розрахункової роботи з дисципліни “Охорона праці” для студентів спеціальності 6.0804 “Комп’ютерні науки”, 6.0915 “Комп’ютерна інженерія”, 6.1601 “Інформаційна безпека”. Укл.; Гапаляк З.І. – Львів ЛДІНТУ, 2008. – 16с.

Укладач:

З.І. Гапаляк, старший викладач

Відповідальний за випуск Р.В. Дишовий, канд. техн. наук, доцент

Рецензенти :

Шандра З.А. канд., техн., наук, доцент

Костюк І.В. канд., техн., наук, доцент

1. Загальні вимоги

захисне заземлення електрод опір кліматичний

Відповідно до типової програми нормативної дисципліни Охорона праці студенти повинні виконати розрахункову роботу, метою якої є формування у майбутніх фахівців із вищою освітою необхідного у їхній професійній діяльності рівня знань і умінь з безпеки процесів праці – системи заходів щодо електробезпеки.

Завданням розрахункової роботи є розрахунок виносного захисного заземлення кабінету комп’ютерної техніки, який живиться від однофазної мережі напругою 220 В. Заземлення виконують на відведеній, території обмеженій розмірами АВ з типом ґрунту згідно таблиці №3 додатку.

Для виконання розрахункової роботи необхідно вибрати варіант згідно з таблицею 1, вибрати тип заземлювача і спосіб розміщення електродів групового заземлювача, зробити необхідні розрахунки згідно з методикою викладеною у розділі 3. Накреслити тип заземлювача і схему розташування електродів групового заземлювача.

Таблиця 1. – Варіанти завдань до розрахункової роботи

Номер по списку	А, м	В, м	Тип ґрунту (номер по таблиці №3)	Номер по списку	А, м	В, м	Тип ґрунту (номер по таблиці №3)
1	2	30	1	16	7	18	8
2	3	20	2	17	10	9	1
3	4	15	3	18	6	7	2
4	5	10	4	19	9	9	3
5	3	30	5	20	15	15	4
6	4	25	6	21	3	50	5
7	6	15	7	22	4	40	6
8	7	10	8	23	5	25	7
9	8	20	1	24	6	9	8
10	10	10	2	25	4	22	1
11	6	20	3	26	5	40	2
12	10	15	4	27	7	12	3
13	8	8	5	28	8	16	4
14	3	20	6	29	12	12	5
15	4	15	7	30	4	20	6

2. Теоретичні відомості

Захисне заземлення – це навмисне з’єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмопровідних частин електроустановок, які можуть опинитися під напругою. Його застосовують у мережах з ізольованою нейтраллю напругою до 1000 В і при будь-якому режимі нейтралі в мережах понад 1000 В. Захисне заземлення зменшує напругу на корпусі відносно землі до безпечного значення, тим самим зменшує струм, що протікає через тіло людини.

Конструктивно захисне заземлення включає заземлюючий пристрій і провідник, що з’єднує цей пристрій з обладнанням, яке заземлюється – заземлюючий провідник.

Рис. 2.1 – Схема захисного заземлення:

а – виносне; б – контурне;

1 –заземлювач;

2 – заземлене обладнання;

3 – заземлюючий провідник.

Заземлюючі пристрої можуть бути природними і штучними. Як природні заземлюючі пристрої використовують прокладені в землі трубопроводи, оболонки кабелів, арматуру будівельних конструкцій, що мають контакт із землею. Штучні заземлюючі пристрої – це спеціально закладені в землю металоконструкції за допомогою яких здійснюють надійне з’єднання із землею і створюють малий опір розтіканню струму.

Штучні заземлювачі виконують у вигляді електродів. По розташуванню в ґрунті і по формі електродів заземлювачі поділяють на:

заглиблені, що складаються із смуг або круглої сталі, укладені глибоко на дно котловану горизонтально по периметру фундаментів;

вертикальні, що складаються з електродів, верхній кінець яких заглиблюється на 0,5-0,7м від поверхні землі, якими стальні вертикально закладені в землю стержні діаметром 10-16 мм, і довжиною 2,5-5 м, а також кутова сталь довжиною 2-3 м;

горизонтальні (протяжні), що складаються з електродів, які застосовують для зв’язку між собою вертикальних заземлювачів з’єднаних зварюванням. Як заземлювачі використовують круглу сталь діаметром не менше 10 мм або сталеві смуги товщиною не менше 4 мм з перерізом 48 мм. Горизонтальні електроди укладені паралельно на однаковій глибині (рис. 2.2в);

горизонтальні електроди укладають розбіжними променями на однаковій глибині (рис. 2.2г)

Рис. 2.2 – Способи розміщення електродів групового заземлювача (вид

в плані)

3. Розрахунок захисного заземлення методом коефіцієнта

використання електродів

Визначають допустиме значення опору заземлюючого пристрою R_>з.норм> за таблицею 2.

Визначають питомий опір ґрунту, в якому передбачається розмістити електроди заземлення за даними таблиці 3.

Розрахунковий питомий опір визначають з врахуванням кліматичного коефіцієнта

, (3.1)

де – питомий опір ґрунту (за таблицею 3)

розрахунковий кліматичний коефіцієнт питомого опору ґрунту (таблиця 3)

Значення вибираються з таблиці 3.

Визначають попередню конфігурацію заземлювачів з врахуванням розміщення їх на відведеній території(згідно з рис. 2.2).

Вибирають тип і розміри заземлювачів згідно з таблицею 4.

Визначають опір розтіканню струму від одного електрода (R_>1> – за відповідною формулою таблиці 4).

Визначають необхідну кількість паралельно з’єднаних заземлювачів

, (3.2)

де – коефіцієнт використання заземлювачів, що характеризує ступінь взаємного екранування електродів, які складають груповий заземлювач і залежать від форми електродів, їх числа і взаємного розташування (вибирають орієнтовно з таблиць 4-8.). Отриману кількість заземлювачів округлюють до цілого числа і знаходять фактичний коефіцієнт використання заземлювачів .

Опір групи вертикальних електродів, розташованих на одній прямій або по контуру (рис. 2.2а, б) без врахування горизонтального електрода, який зв’язує їх між собою, визначають за формулою:

, (3.3)

опір розтіканню одного електрода, Ом

коефіцієнт використання вертикального електрода,

кількість електродів

Опір розтіканню струму групового заземлювача, що складається з паралельно укладених смуг (рис. 2.2.в), дорівнює:

, (3.4)

– опір розтіканню однієї смуги без врахування екранування, Ом

коефіцієнт використання горизонтального електрода

6.3 Опір розтікання променевого заземлювача визначається:

, (3.5)

– опір розтіканню одного променя;

– кількість променів.

Для отримання оптимального значення коефіцієнта промені слід розташовувати під рівними кутами від центра. Збільшення кількості променів понад 4 через суттєве зменшення коефіцієнта використання стає неекономічним. При застосуванні променів зі смугової сталі еквівалентний діаметр приймають таким, що дорівнює , де – ширина смуги.

Для з’єднання вертикальних електродів застосовують горизонтальні електроди – стальну смугу або пруток. Довжина горизонтального електрода при розташуванні заземлювачів по контуру:

(3.6)

при розташуванні заземлювачів в ряд:

(3.7)

де – відстань між вертикальними електродами;

– кількість електродів.

Опір розтіканню горизонтального електрода з врахуванням вертикальних електродів, які він з’єднує:

, (3.8)

де – опір розтікання горизонтального електрода.

Опір групового заземлювача, що складається з вертикальних стержневих електродів і з’єднувальної смуги (горизонтального електрода);

, (3.9)

де – опір розтіканню групового заземлювача, що складається з вертикальних електродів, без врахування впливу з’єднуючого їх горизонтального електроду.

– опір розтіканню вертикального і горизонтального електродів.

Отриманий опір штучних заземлювачів не повинен перевищувати нормованого .

Література

М.П. Гандзюк, Є.П. Желібо, М.О. Халімовський. Основи охорони праці. – Львів: Новий Світ – 2000.

Правила устройства электроустановок. ПУЕ – 76.

Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів ДНАОП 0.00-1.21–98. – К.: Основа, 1998. – 380 с.

Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. ДНАОП 0.00-1.32–01. – К.: Укрархбудінформ, 2001. – 118 с.

Додаток

Таблиця 2. – Найбільші допустимі значення опору заземлюючих пристроїв

№ позиції	Установки	Опір заземленого пристрою, Ом
1 2 3 4 5 6	Електроустановки напругою 3-35 кВ і опори повітряних ліній, на яких встановлені силові і вимірювальні трансформатори, роз’єднувачі, запобіжники і інші прилади при одночасному використанні заземлюючого пристрою для установок напругою 1000 В Також, для установок напругою вище 1000В Електроустановки напругою до 1000В із заземленою і ізольованою нейтраллю Також, при потужності генераторів і трансформаторів до 100 кВА Залізобетонні і металеві опори повітряних ліній напругою: 3-20 кВ в населеній місцевості і для всіх ліній 35 кВ при питомому опорі землі, Омм: до 100 від 100 до 500 від 500 до 1000 понад 1000 3-20 кВ в населеній місцевості при питомому опорі землі, Омм: до 100 понад 100 Залізобетонні і металеві опори повітряних ліній напругою до 1000В:	Не більше 10 10 4 10 10 15 20 30 не більше 30 більше 0,3 50

Таблиця 3. – Питомі електричні опори ґрунтів і кліматичні коефіцієнти

Ґрунт	Питомий опір,Омм	Кліматичний коефіцієнт
При вологості 10-12% до маси ґрунту	Можливі обмеження коливань	Рекомендовано для розрахунків	>1>	>2>	>3>
Торф Чорнозем Садова земля Глина Суглинок Мергель, вапняк Супісок Пісок	20 200 40 40 100 250 300 700	- 9-53 30-60 8-70 40-150 200-300 150-400 400-2500	20 30 50 60 100 250 300 500	1,4 - - 1,6 2,0 - 2,0 2,4	1,1 1,32 1,3 1,3 1,5 - 1,5 1,56	1,0 1,2 1,2 1,2 1,4 - 1,4 1,2

Таблиця 4. – Мінімальні розміри сталевих заземлювачів

Заземлювачі	Місце розташування
В спорудах	В зовнішніх установках	В землі
Круглі діаметром, мм Прямокутні перерізом, мм2 товщиною, мм Кутова сталь з товщиною полички, мм Сталеві водо і газопровідні труби з товщиною стінок, мм	5 24 3 2 2,5	6 48 4 2,5 2,5	10 48 4 4 3,5

Таблиця 5. – Типи заземлювачів і формули для обчислення опору одиничних заземлювачів

№ п/п	Тип заземлювача	Схема	Формула	Умови застосування
1	2	3	4	5
1	Півкульовий біля поверхні землі			
2	Кульовий в землі
4	Трубчатий або стержневий в землі		Наближення (похибка 5-10%):	; Для кутника з шириною полички
5	Протяжний смуговий на поверхні землі
6	Протяжний смуговий в землі		Наближення (похибка до 25%):
7	Протяжний круглого перерізу на поверхні землі
8	Протяжний круглого перерізу в землі		Наближення (похибка до 25%):
9	Кільцевий круглого перерізу на поверхні землі			Для смуги з шириною
10	Кільцевий круглого перерізу в землі		Наближення:	Для смуги з шириною
11	Кругла пластина на поверхні землі			
12	Кругла пластина в землі		Наближення (похибка до 30%)
13	Прямокутна пластина на поверхні землі			- менша; – більша сторона пластини
14	Квадратна пластина на поверхні землі			- сторона пластини
15	Пластинчастий в землі пластина поставлена на ребро		Наближення:

Таблиця 6. – Коефіцієнти використання _>в> вертикальних електродів

групового заземлювача без врахування смуги зв’язку

Кількість заземлювачів	Відношення відстані між електродами до їх довжини
1	2	3	1	2	3
Електроди розміщені в ряд	Електроди розміщені по контуру
2 4 6 10 20 40 60 100	0,85 0,73 0,65 0,59 0,48   	0,91 0,83 0,77 0,74 0,67   	0,94 0,89 0,85 0,81 0,76   	 0,69 0,61 0,56 0,47 0,41 0,39 0,36	 0,78 0,73 0,68 0,63 0,58 0,55 0,52	 0,85 0,80 0,76 0,71 0,66 0,64 0,62

Таблиця 7. – Коефіцієнти використання _>г> горизонтального смугового

електрода, який з’єднує вертикальні електроди групового заземлювача

Відношення відстані між вертикальними електродами до їх довжини	Кількість вертикальних електродів
2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальні електроди розміщені в ряд
1 2 3	0,85 0,94 0,96	0,77 0,80 0,92	0,72 0,84 0,88	0,62 0,75 0,82	0,42 0,56 0,68	  	  	  
Вертикальні електроди розміщені по контуру
1 2 3	  	0,45 0,55 0,70	0,40 0,48 0,64	0,34 0,40 0,56	0,27 0,32 0,45	0,22 0,29 0,39	0,20 0,27 0,36	0,19 0,23 0,33

Таблиця 8. – Коефіцієнти використання _>г.п> паралельно укладених

горизонтальних смугових електродів групового заземлювача (ширина

смуги =20-30 мм, глибина закладання =0,3-0,8 м)

Довжина кожної смуги	Кількість паралельних смуг	Відстань між паралельними смугами
1	2,5	5,0	10,0	15,0
15 25 50 75 100 200	2 5 10 20 5 10 20 2 5 10 20 5 10 20 5 10 2 5 10 200	0,63 0,37 0,25 0,16 0,35 0,23 0,14 0,60 0,33 0,20 0,12 0,31 0,18 0,11 0,30 0,17 0,10 0,28 0,14 0,088	0,75 0,49 0,37 0,27 0,45 0,31 0,23 0,69 0,40 0,27 0,19 0,38 0,25 0,16 0,36 0,23 0,15 0,32 0,20 0,12	0,83 0,60 0,49 0,39 0,55 0,43 0,33 0,78 0,48 0,35 0,25 0,45 0,31 0,22 0,43 0,28 0,20 0.37 0.23 0.15	0,92 0,73 0,64 0,57 0,66 0,57 0,47 0,88 0,58 0,46 0,36 0,53 0,41 0,31 0,51 0,37 0,28 0.44 0.30 0.215	0,96 0,79 0,72 0,64 0,73 0,66 0,57 0,93 0,65 0,53 0,44 0,58 0,47 0,38 0,57 0,44 0,345 0.50 0.36 0.265

Таблиця 9. – Коефіцієнти використання _>п >променевих електродів

групового заземлювача (промені кругла або смугова сталь: глибина

закладання 0,3-0,8м)

Довжина променя	Кількість променів
3	4
Діаметр провідника променя, см
1	2	1	2
2,5 5 10 15 30	0,76 0,78 0,81 0,82 0,84	0,74 0,76 0,79 0,80 0,82	0,63 0,67 0,70 0,72 0,75	0,61 0,65 0,69 0,70 0,73

Рис. 3. – Заземлювачі:

а – улаштування вертикальних заземлювачів в ґрунті, що не потребують (зліва) і потребують (справа) спеціальної обробки;

б – д – з’єднання стержневих заземлювачів з заземлюючими провідниками (довжина зварного шва );

е – з’єднання заземлювачів з кутової сталі зі заземлюючим провідником;

ж – к – під’єднання заземлюючого провідника до трубопроводу.