Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства (стр. 4 из 6)

Выносное заземление делают на некотором расстоянии от заземляемых объектов. При этом производственные помещения с находящимися в них заземленными электроустановками оказываются вне зоны растекания тока в земле. Если выносное заземление удалено от заземляемых объектов на расстояние 20 м и более, то можно считать, что пол в производственном помещении имеет нулевой потенциал. Поэтому человек, стоящий на нем и касающийся металлического заземленного корпуса электроустановки, когда по заземляющему устройству проходит ток замыкания на землю, оказывается относительно нее под полным напряжением. Последнее равно полному напряжению на заземляющем устройстве, которое можно рассчитать по уравнению

где U_з – напряжение на заземляющем устройстве, В; I_з – ток замыкания на землю, проходящий через заземлитель, А; R_з – электрическое сопротивление заземляющего устройства, Ом; U_ч – напряжение, под которым оказывается человек, В.

Следовательно, при выполнении заземляющего устройства, когда производственное помещение находится вне зоны растекания электрического тока в земле, величина поражающего напряжения будет зависеть от сопротивления растеканию тока заземляющего устройства R_з и величины тока замыкания на землюI_з. Более эффективным и надежным по сравнению с выносным заземляющим устройством является контурное. В этом случае заземлители располагаются по контуру вокруг заземляемого электрооборудования. При этом производственное помещение с электроустановками оказывается размещенным внутри контура заземления. Благодаря близкому расположению заземлителей относительно друг друга (обычно на расстоянии 3 — 6 м) и наложению электрического поля одного заземлителя на поле другого потенциалы точек пола (или земли) внутри контура заземления значительно повышаются. При этом напряжение между заземленными металлическими частями и полом становится существенно ниже. Иногда для лучшего выравнивания потенциалов внутри контура заземления дополнительно прокладывают горизонтальные полосы.

Напряжением относительно земли U_з при замыкании на землю называется напряжение между заземленной частью электроустановки и точками земли, находящимися вне зоны растекания токов (не ближе 20 м). Напряжение прикосновения U_пp — напряжение между двумя точками электрической цепи, которых одновременно касается человек. Напряжение шага U_ш — напряжение между двумя точками цепи тока, на которых одновременно стоит человек. Свойство земли как проводника тока характеризуется величиной удельного электрического сопротивления, под которым понимается сопротивление кубика грунта с ребрами в 1 м. Эта величина может быть определена по формуле

,

где R – электрическое сопротивление некоторого объема грунта, Ом, сечением S, м², и длиной l, м.

Величина удельного электрического сопротивления земля зависит от характера и температуры грунта, а также от содержания солей, кислот или щелочи. Удельное электрическое сопротивление уменьшается с увеличением содержания в грунте растворимых веществ, уплотнением его частиц и повышением общей влажности и температуры. Оно возрастает при пропитывании маслом, нефтью или при промерзании и высыхании грунта. Напряжение шага зависит от величины тока замыкания на землю I_з, сопротивления заземляющего устройства R и от характера распределения потенциала и длины шага. Среднее значение шага человека можно принять равным 0,8 м. Шаг сельскохозяйственных животных (крупного рогатого скота) принимается 1,6 м (расстояние между передними и задними ногами). Очевидно, что при более пологой кривой распределения потенциала, меньшем напряжении на заземляющем устройстве и коротком шаге снижается и шаговое напряжение, приложенное к человеку или сельскохозяйственному животному.

Зоной растекания тока замыканияназемлю является поверхность, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят равным нулю. Радиус зоны составляет около 20 м. Это значит, что на расстоянии 20 м от одиночного заземлителя потенциалы точек земли близки к нулю.

Если заземляющее устройство содержит один вертикальный заземлитель, то, зная удельное электрическое сопротивление земли и ток замыкания на землю, легко определить напряжение шага по формуле

где ρ — удельное электрическое сопротивление земли в месте расположения заземляющего устройства,

; l₁—расстояние по поверхности земли от заземляющего устройства до ближайшей ноги человека или сельскохозяйственного животного, м; I_з — расстояние от заземляющего устройства до второй ноги человека или сельскохозяйственного животного, м.

При сложных контурных заземлителях потенциална поверхности земли или пола помещения на расстоянии х от центра контурного заземлителя определяется из выражения

где r – радиус круга, площадь которого равна площади, занимаемой контурным заземлителем, м.

При использовании сложного контурного заземляющего устройства потенциалы точек пола или земли, расположенные внутри контура, повышаются, а напряжение шага снижается. Иногда для уменьшения напряжения за контуром заземляющего устройства в землю укладывают дополнительные стальные полосы на постепенно увеличивающуюся глубину. Кривая спада потенциала в этом случае становится более пологой.

Различают естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных используются проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывчатых газов и их смесей); обсадные трубы скважин; металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;

нулевые провода воздушных линий электропередач напряжением до 1000 В с повторными заземлениями (при количестве отходящих от подстанции линий не менее двух); рельсовые пути магистральных не электрифицированных железных дорог и подъездные пути (при наличии преднамеренно устроенных металлических перемычек между рельсами), металлические шпунты гидротехнических сооружений и ряд других устройств. Если свинцовые оболочки кабелей являются единственными заземлителями, то в расчете заземляющих устройств они должны учитываться только при количестве кабелей не менее двух. Алюминиевые оболочки в качестве естественных заземлителей использовать запрещено. Последние должны иметь электрическую связь с заземляющим устройством (с магистралью заземления электроустановок) посредством не менее чем двух проводников или шин, присоединенных к заземляющему устройству в разных местах. В качестве материала для искусственных заземлителей рекомендуется использовать сталь. Допускается применение для этих целей и электропроводящего бетона. Заземлители, расположенные в земле, окраске не подлежат.

Не допускается делать заземлители в местах, где земля подсушивается под действием стороннего тепла (например, трубами теплотрассы). Во избежание коррозии следует применять оцинкованные заземлители. В противном случае необходимо увеличивать их сечение с тем, чтобы обеспечить расчетный срок службы.

В качестве заземляющих проводников, служащих для соединения заземляемых частей с заземлителем, в электроустановках напряжением 380/220 В, кроме стальной проволоки, шины или нулевого провода, могут быть использованы металлические конструкции производственного назначения (например, подкрановые пути и каркасы распределительных устройств), стальные трубы электропроводки, свинцовые оболочки кабелей, металлические трубы водопроводной, канализационной или теплофикационной сетей, проложенные открыто (за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и взрывоопасных смесей). Применение чугунных труб в качестве заземляющих проводников не допускается ввиду плохого контакта в стыках между ними. Использовать трубы системы автопоения и вакуум провода на животноводческих фермах в качестве заземляющих проводников недопустимо. Запрещается также использовать в этих целях голые алюминиевые провода. Нельзя применять в качестве заземляющих проводников металлические оболочки трубчатых проводов (провода типа ТПРФ — трубка Куло) и металлические оболочки изоляционных трубок (трубки Бергмана), а также свинцовые оболочки проводов групповой распределительной осветительной сети.

Заземлению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников; приводы электрических аппаратов; вторичные обмотки измерительных трансформаторов; каркасы распределительных щитков и щитов управления, а также осветительных и силовых щитов. Необходимо заземлять металлические кабельные конструкции, оболочки силовых и контрольных кабелей, стальные трубы электропроводки, металлические корпуса передвижных и переносных электроприемников. Словом, заземлением должны быть охвачены все металлические части электроустановок, могущие оказаться под напряжением в результате пробоя изоляции, и к которым возможно прикосновение обслуживающего персонала и сельскохозяйственных животных.