Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»





ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК

Молниезащита объектов

Рекомендовано в качестве учебного пособия
Редакционно-издательским советом
Томского политехнического университета

 

Издательство

Томского политехнического университета


 

УДК 621.316(083.13) 621.311; 313-315 ББК 30.14я2 Ч
    М22   Надежность технических систем и техногенный риск. Молниезащита объектов: учебное пособие / составитель Н.А. Чулков; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. – 58 с.  

В учебном пособии в краткой форме изложены теоретические вопросы части курса Надежность технических систем и техногенный риск, где выделены важнейшие вопросы проектирования систем молниезащиты. Для рассмотрения каждого приведенного проектного решения приведен необходимый справочный материал.

Пособие подготовлено на кафедре экологии и безопасности жизнедеятельности соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов ИДО, обучающихся по специальности 280700 «Техносферная безопасность» и «Инженерная защита окружающей среды». Оно может быть использовано при подготовке студентов других инженерных специальностей.

УДК 621.316(083.13)

621.311; 313-315

ББК 30.14я2

Рецензенты

 

 

Доктор технических наук,
профессор кафедры атомных и тепловых электростанций ЭНИН ТПУ,

Заслуженный Энергетик РФ.

В.В.Литвак

Кандидат физико-математических наук,

доцент кафедры электротехники и автоматики ТГАСУ
А.Н. Деренок

 

© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2014

© Чулков Н. А., 2014

© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2014

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………………4

 

1. МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ПРОМЫШЛЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ ……………………………………………………………………… 16

 

1.1 Феномен молнии………...…………………………..………….…….………… 16

1.2.Расчеты молниезащиты.………….……………………………………………. 17

2. МОЛНИЕОТВОДЫ……… ……………………………...……...………………21

2.1. Виды молниеотводов…………………………………………………...21

2.2. Стержневые и тросовые молниеотводы……………….................................... 21

2.2.1. Одиночный стержневой молниеотвод……..……………………………...21

2.2.2. Одиночный тросовый молниеотвод……..………….……………….…..23

2.2.3. Двойной стержневой молниеотвод……….………….………...................24

2.2.4. Двойной тросовый молниеотвод………….………..……………………...26

2.2.5 Замкнутый тросовый молниеотвод…………...……………………….....28

 

3.МОЛНИЕЗАЩИТА ПО РЕКОМЕНДАЦИЯМ МЭК ………………………………...29

 

4. МОЛНИЕЗАЩИТА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ПРЕДСТАВЛЕНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МЕТЕЛЛИЧЕСКИМИ КАБЕЛЬНМИ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ МАГИСТРАЛЬНОЙ И ВНУТРИЗОНОВОЙ СВЯЗИ …………………..30

4.1. Молниезащита проектируемых кабельных линий…………………………....30

4.2. Проектирование молниезащиты линий, прокладываемых рядом

с уже существующими линиями…………………………………………………….31

4.3. Молниезащита кабельных линий……………………………………….…....32

 

5. МОЛНИЕЗАЩИТА ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ МАГИСТРАЛЬНОЙ И ВНУТРИ ЗОНОВОЙ СЕТЕЙ СВЯЗИ …………….………….32

 

5.1. Допустимое число опасных ударов молнии в оптические

линии магистральной и внутризоновых сетей связи…………….……………….32

5.2. Категории молниестойкости оптических кабельных линий….……………..33

5.3. Молниезащита оптических кабельных линий…………………………..…….33

 

6. МОЛНИЕ Защита от ударов молнии электрических и опти-ческих кабелей связи, проложенных в населенном пунктЕ….33

 

7. МОЛНИЕЗАЩИТА КАБЕЛЕЙ, ПРОЛОЖЕННЫХ ВДОЛЬ ОПУШКИ ЛЕСА, ВБЛИЗИ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИХ ДЕРЕВЬЕВ, ОПОР, МАЧТ …………………….34

 

8. ВТОРИЧНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.....34

 

8.1. Общие принципы..………………………………………………..………..….….34

8.2. Зоны защиты от воздействия молнии………………………..…………..….…..34

8.3. Экранирование от электромагнитных помех...……………..………………… 35

8.4. Соединения проводящих элементов……………….…………………..…...…..36

8.5. Заземляющее устройство молниезащиты………………..……..………………41

8.6. Защита технических систем от перенапряжений……….………….…………42

 

9. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ………………………………….....44

 

10. ПРИЕМ УСТРОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ………….…. 46

11. СИСТЕМА ПЛАНОВО ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА УСТОЙСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ …………………..……..…………………………………………… 47

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………….………...49

 

Приложение П.1 Схема электроэнергетической системы России………………...53

Приложение П.2 Схема магистральных нефтепроводов России………………….53

Приложение П.3 Схема магистральных газопроводов России……………………54

Приложение П.4 Схема магистральной тепловой сети города Новосибирск.…....55

Приложение П.5 Схема реальной системы водоснабжения……………………….56

Приложение П.6 Расчетное электрическое удельное сопротивление грунта……...57


 

 

Введение

Переход к новым механизмам хозяйствования и развитому рынку путем интенсификации всех производственных процессов невозможен без более полного использования достижений научно- технического прогресса, эффективного использования ресурсов, снижения ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой грандиозной задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспечению безопасности всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и энергетики.

Актуальность проблемы обеспечения безопасности особенно возрастает на современном этапе развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых техногенных и экологических последствий чрезвычайных происшествий поставлено под сомнение само существование человеческого общества. Рассматриваемая проблема становится все более острой как неизбежное следствие происходящей научно-технической революции, т.е. следствием обострения противоречий между новыми средствами производства и традиционными способами их использования. Современная цивилизация столкнулась с грандиозной проблемой, заключающейся в том, что основа бытия общества – промышленность, сконцентрировав в себе колоссальные запасы энергии и новых материалов, стала угрожать жизни и здоровью людей, и даже окружающей среде. Сложившаяся кризисная ситуация в вопросах аварийности и травматизма объясняется не только низкой культурой безопасности и технологической недисциплинированностью персонала, но и конструктивным несовершенством используемого в РФ промышленного и транспортного оборудования.

В наибольшей степени аварийность свойственна предприятиям топливно-энергетического комплекса, химического, горнорудного, металлургического, видов экономической деятельности, транспорта. Проблема предупреждения происшествий приобретает особую актуальность в атомной энергетике, при эксплуатации военной техники, где используется и обращается мощные источники энергии, высокотоксичные и агрессивные вещества.

Чрезвычайная ситуация - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Классификация чрезвычайных ситуаций согласно федеральному закону «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» [1,2].

По видам чрезвычайные ситуации бывают:

- природного характера;

- техногенного характера;

- биолого-социальные.

Согласно [3,5,6] чрезвычайные ситуации (ЧС) по масштабу подразделяются на:

- ЧС локального характера;

- ЧС муниципального характера;

- ЧС межмуниципального характера;

- ЧС регионального характера;

- ЧС межрегионального характера;

- ЧС федерального характера.

ЧС локального характера. Зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории объекта, при этом количество пострадавших составляет не более 10 человек либо размер материального ущерба составляет не более 100 тыс. рублей. ЧС муниципального характера. Зона ЧС не выходит за пределы территории одного поселения или внутригородской территории города федерального значения, при этом количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн. рублей, а также данная чрезвычайная ситуация не может быть отнесена к чрезвычайной ситуации локального характера. ЧС межмуниципального характера. Зона чрезвычайной ситуации затрагивает территорию двух и более поселений, внутригородских территорий города федерального значения или межселенную территорию, при этом количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн. рублей. ЧС регионального характера. Зона чрезвычайной ситуации не выходит за пределы территории одного субъекта Российской Федерации, при этом количество пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 5 млн. рублей, но не более 500 млн. рублей. ЧС межрегионального характера. Зона чрезвычайной ситуации затрагивает территорию двух и более субъектов Российской Федерации, при этом количество пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек, либо размер материального ущерба составляет свыше 5 млн. рублей, но не более 500 млн. рублей.

ЧС федерального характера. Количество пострадавших составляет свыше 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 500 млн. рублей.

В Российской Федерации в 2011 году зафиксировано 168,2 тыс. пожаров, в результате которых погибли 11963 человека, травмировано 12425 человек, общие потери составили более 100 млрд. рублей (прямой материальный ущерб составил 16,9 млрд. рублей). Огнем было уничтожено более 1,8 млн. кв. метров жилья [4]. В таблице 1 приведены статистические данные по чрезвычайным ситуациям за первые года 21-го века.

Таблица 1

Статистические данные по чрезвычайным ситуациям в России

Года Количество чрезвычайных ситуаций Погиб-ло, чел Пострадало, чел Материаль-ный ущерб, тыс. руб
Всего Техногенного характера Природного характера Социального характера
               
Уровень Локальный-77 Местный - 2 Территориальный-3 Локальный-3
               
Уровень Локальный-62 Местный -2 Локальный-2 Местный – 1 Территориальный-2  
               
Уровень Локальный-86 Местный - 1 Территориальный-1  
              5835,4
Уровень Локальный-7 Местный - 1 Территориальный-3  
               
Уровень Локальный-13 Местный -3 Местный – 1  
               
Уровень Локальный-10 Локальный-1  
              2341,3
Уровень Локальный-19 Муниципальный - 1 Муниципальный - 2  
            -  
Уровень Локальный-16 Муниципальный - 2  
              2780,67
Уровень Муниципальный - 1 Муниципальный - 1  

Рис.1 Число опасных погодных явлений в России (по данным Гидромета РФ)

Рис.2. Глобальная карта частоты молний на Земле. По данным исследования «Миссия измерения тропических штормов». Шкала сбоку показывает количество молний в год на каждый квадратный километр. [ 7 ]

Рис.3. Молния над мостом, Остин, Техас, США 26 июня 2012 г.

Рис.4. Молниеприемники высотой 10 метров, выполненные для Заполярного филиала ОАО ГМК

Рис. 5. Распространение многолетней мерзлоты по территории России

 


Техногенная ЧС - это состояние, при котором в результате возникновения источника техногенной чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде [6].

Чрезвычайными ситуациями техногенного характера принято называть аварии или катастрофы, которые связаны с производственной или хозяйственной деятельностью человека.

Авария - повреждение механизма, машины, устройства, объекта, вызывающее перебой в работе и создающее угрозу жизни и здоровью людей, наблюдается разрушение технических систем, зданий, сооружений, транспортных средств, но нет человеческих жертв.

Одним из самых грозных природных феноменов считается гроза [5,6]. Это атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами (молниями) между облаками, облаками и земной поверхностью, шквалистым ветром, звуковыми явлениями (громом), ливневыми дождями, градом. Грозы обычно сопровождаются молниями.

Молния - это высокоэнергетический электрический разряд, возникающий вследствие установления разности электрических потенциалов (иногда до нескольких миллионов вольт) между поверхностями облачного покрова и земли. Длина молний зависит от высоты расположения облаков и лежит в пределах - 2-50 км. Сила тока молнии при ее разряде составляет 50-60 тысяч ампер, а иногда это величина достигает 200 тысяч ампер. Температура в канале молнии составляет 30 млн. градусов.

Молнии могут являться причиной пожаров и гибели людей, вызватьчрезвычайную ситуацию техногенного характера.

В 2005 году на КСП-9 ОАО «Самотлорнефтегаз» в цехе подготовки и перекачки нефти случился пожар. Расследование установило, что причиной возгорания стал грозовой разряд.

22 августа 2009г. в 17.10 (время московское) на пульт дежурного диспетчера пожарной части № 115 поступило сообщение о чрезвычайной ситуации: по причине прямого попадания грозового разряда молнии в резервуаре вертикальном стальном (РВС) № 7 произошло возгорание товарной нефти.

 

 

Рис.5. Молния над Эйфелевой башней 26 июля 2012 г

 

В период аномальных климатических явлений и с возникновением в этой связи крупных лесных и ландшафтных пожаров создаются предпосылки перехода такого рода пожаров на населенные пункты и объекты экономики, что может привести к значительным людским и материальным потерям. Так, в июле - августе 2010 г. из-за аномальной жары и отсутствия осадков в европейской части Российской Федерации возникла сложная пожарная обстановка, количество и площадь природных пожаров возрастали угрожающими темпами, при этом в Центральном и Приволжском федеральных округах в этот период ежедневно возникало до 300 пожаров, а в иные дни и до 400 [4]. В целях обеспечения пожарной безопасности при аномальных климатических явлениях и возникновении в связи с этим крупных лесных и ландшафтных пожаров необходимо обеспечивать надежность технических систем, в том числе и обеспечением надежной молниезащиты.

Пожарная безопасность является одной из составляющих обеспечения национальной безопасности страны. Высокий уровень пожарной безопасности является неотъемлемой составляющей высокого уровня социально-экономического развития Российской Федерации. Пожары наносят значительный материальный ущерб во всех отраслях народного хозяйства, приводят к травматизму и гибели людей.

Определены [8] правила расчета фактических значений показателей надежности систем теплоснабжения поселений, городских округов и их анализа.

При оценке показателей используется классификация систем теплоснабжения поселений, городских округов в соответствии с Правилами организации теплоснабжения в Российской Федерации [9] (высоконадежные, надежные, малонадежные, ненадежные).

Показатели используются при заключении договора теплоснабжения, договора оказания услуг по передаче тепловой энергии, теплоносителя, при формировании инвестиционных программ теплоснабжающих и теплосетевых организаций и при определении системы мер по обеспечению надежности систем теплоснабжения.

Для оценки надежности системы теплоснабжения используются показатели, установленные указанными Правилами, в том числе показатели:

· надежности электроснабжения источников тепловой энергии;

· надежности водоснабжения источников тепловой энергии;

· надежности топливоснабжения источников тепловой энергии;

· соответствия тепловой мощности источников тепловой энергии и пропускной способности тепловых сетей расчетным тепловым нагрузкам потребителей.

Надежность системы теплоснабжения обеспечивается работой всех ее элементов, а также внешних по отношению к системе теплоснабжения систем электро-, водо-, топливоснабжения источников тепловой энергии.

В приложениях П.1 - П.5 приведены схемы технических систем топливно-энергетического комплекса разного уровня, чрезвычайные ситуации, при эксплуатации которых наиболее существенно влияет на безопасность населения России, особенно в период грозовой деятельности.

 

МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ,

Расчеты молниезащиты

В настоящее время типа разрядов молнии не учитываются в расчетах молниезащиты ВЛ и ПС.

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

Устройство молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций необходимо на всех видах зданий, сооружений и промышленные коммуникации независимо от ведомственной принадлежности и формы собственности. При этом используемые средства и методы молниезащиты выбираются исходя из условия обеспечения требуемой надежности.

При разработке проектов зданий, сооружений и промышленных коммуникаций учитываются дополнительные требования к выполнению молниезащиты других действующих норм, правил, инструкций, государственных стандартов.

При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии. Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии.

Тип и размещение устройств молниезащиты выбираются на стадии проектирования нового объекта, чтобы иметь возможность максимально использовать проводящие элементы последнего. Это облегчит разработку и исполнение устройств молниезащиты, совмещенных с самим зданием, позволит улучшить его эстетический вид, повысить эффективность молниезащиты, минимизировать ее стоимость и трудозатраты.

Молниеотвод, установленный на защищаемом объекте - молниеотвод, молниеприемники и токоотводы которого расположены таким образом, что часть тока молнии может растекаться через защищаемый объект или его заземлитель.

Зона защиты молниеотвода - пространство в окрестности молниеотвода заданной геометрии, отличающееся тем, что вероятность удара молнии в объект, целиком размещенный в его объеме, не превышает заданной величины.

Допустимая вероятность прорыва молнии - предельно допустимая вероятность Р удара молнии в объект, защищаемый молниеотводами. Надежность защиты определяется как 1 - Р. Классификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения.

Непосредственное опасное воздействие молнии - это пожары, механические повреждения, травмы людей и животных, а также повреждения электрического и электронного оборудования. Последствиями удара молнии могут быть взрывы и выделение опасных продуктов - радиоактивных и ядовитых химических веществ, а также бактерий и вирусов.

Удары молнии могут быть особо опасны для информационных систем, систем управления, контроля и электроснабжения. Для электронных устройств, установленных в объектах разного назначения, требуется специальная защита.

 

 

Таблица 1.1

Примеры классификации объектов [10]

Объект Тип объекта Последствия удара молнии
Обычный Жилой дом Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом
Ферма Первоначально - пожар и занос опасного напряжения, затем - потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т. д.
Театр; школа; универмаг; спортивное сооружение Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий
Банк; страховая компания; коммерческий офис Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных
Больница; детский сад; дом для престарелых Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Необходимость помощи тяжелобольным и неподвижным людям
Промышленные предприятия Дополнительные последствия, зависящие от условий производства - от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции
Музеи и археологические памятники Невосполнимая потеря культурных ценностей
Специальный с ограниченной опасностью Средства связи; электростанции; пожароопасные производства Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов
Специальный, представляющий опасность для непосредственного окружения Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости
Специальный, опасный для экологии Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды

При строительстве и реконструкции для каждого класса объектов требуется определить необходимые уровни надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ). Например, для обычных объектов может быть предложено четыре уровня надежности защиты, указанные в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Уровни защиты от прямых ударов молнии для обычных технических систем

Уровень защиты Надежность защиты от прямых ударов молнии
I 0,98
II 0,95
III 0,90
IV 0,80

2. МОЛНИЕОТВОДЫ [10]

Виды молниеотводов

 

Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности Рз. Объект считается защищенным, если совокупность всех его молниеотводов обеспечивает надежность защиты не менее Рз.

Во всех случаях система защиты от прямых ударов молнии выбирается так, чтобы максимально использовались естественные молниеотводы, а если обеспечиваемая ими защищенность недостаточна - в комбинации со специально установленными молниеотводами.

В общем случае выбор молниеотводов должен производиться при помощи соответствующих компьютерных программ, способных вычислять зоны защиты или вероятность прорыва молнии в объект (группу объектов) любой конфигурации при произвольном расположении практически любого числа молниеотводов различных типов.

При прочих равных условиях высоту молниеотводов можно снизить, если вместо стержневых конструкций применять тросовые, особенно при их подвеске по внешнему периметру объекта.

Если защита объекта обеспечивается простейшими молниеотводами (одиночным стержневым, одиночным тросовым, двойным стержневым, двойным тросовым, замкнутым тросовым), размеры молниеотводов можно определять, пользуясь заданными зонами защиты.

В случае проектирования молниезащиты для обычного объекта, возможно определение зон защиты по защитному углу или методом катящейся сферы согласно стандарту Международной электротехнической комиссии (IEC 1024) при условии, что расчетные требования Международной электротехнической комиссии оказываются более жесткими, чем требования Инструкции [8].

 

С уже существующими линиями

 

При проектировании кабельной линия прокладываемой вблизи существующей кабельной магистрали и известно фактическое число повреждений последней за время эксплуатации сроком не менее 10 лет, то при проектировании защиты кабеля от ударов молнии норма на допустимую плотность повреждений должна учитывать отличие фактической и расчетной повреждаемости существующей кабельной линии.

В этом случае допустимая плотность n0 повреждений проектируемой кабельной линии находится умножением допустимой плотности из табл. 4.1 на отношение расчетной nр и фактической nф повреждаемостей существующего кабеля от ударов молнии на 100 км трассы в год:

.

 

 

НА ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Общие принципы

 

В разделе 8 рассмотрены основные принципы защиты от вторичных воздействий молнии электрических и электронных систем с учетом рекомендаций МЭК (стандарт 61312). Эти системы используются во многих отраслях производства, применяющих достаточно сложное и дорогостоящее оборудование. Они более чувствительны к воздействию молнии, чем устройства предыдущих поколений, поэтому необходимо применять специальные меры по их защите от опасных воздействий молнии.

 

ВВЕДЕНИЕ

Искусственное групповое защитное заземляющее устройство (УЗЗ) может состоять из вертикальных электродов и горизонтально расположенной соединительной полосы, соединенных между собой сваркой или болтовым соединением. Для обеспечения надежной защиты от электропоражения устройство заглубляется в земле на 0,7-0,8 м. Это необходимо, так как верхний слой земли промерзает и высыхает при снижении и повышении сезонных колебаний температуры, что может приводить к возрастанию удельного сопротивления растеканию тока в земле.

Для уменьшения размеров и экономических затрат на сооружение УЗЗ рекомендуется использовать сопротивление естественных заземлителей. В качестве которых можно использовать: свинцовые оболочки кабелей; инженерные сооружения, проложенные в земле, кроме трубопроводов для горючих жидкостей; грозозащита опор линий электропередачи.

В данной работе расчет УЗЗ выполнен, исходя из допустимого, согласно ПУЭ, сопротивления заземлителя растеканию тока методом коэффициентов использования

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

1. Уточняются исходные данные.

2. Определяется расчетный ток замыкания на землю.

3. Определяется требуемое сопротивление растеканию заземляющего устройства.

4. Определяется требуемое сопротивление искусственного заземлителя;

5. Выбирается тип заземлителя и составляется предварительная схема (проект) заземляющего устройства, т. е. размещаются на плане установки принятые для сооружения УЗЗ электроды и заземляющие проводники;

6. Уточняются параметры УЗЗ.

Исходные данные для расчета

Для расчета заземления необходимы следующие сведения:

1) характеристика электроустановки – тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, способы заземления нейтралей трансформаторов и генераторов и т. п.;

2) план электроустановки с указанием основных размеров и размещения оборудования;

3) формы и размеры электродов, из которых предполагается соорудить проектируемый групповой заземлитель, а также предполагаемая глубина погружения их в землю. Вертикальные (стержневые) электроды, забиваемые вертикально в землю, выполнены обычно из стальных труб диаметром 5-6 см с толщиной стенки не менее 3,5 мм или из угловой стали с толщиной полок не менее 4 мм (обычно от 40х40 до 60х60 мм) длиной 2,5-3,0 м. Широко для стержневых электродов применяется прутковая сталь диаметром не менее 10 мм и длиной до 10 м. Для горизонтальных электродов применяется полосовая сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм;

4) данные измерений удельного сопротивления грунта на участке, где предполагается сооружение заземлителя, а также характеристика климатической зоны (в соответствии с табл. 5.1);

5) данные о естественных заземлителях: какие сооружения могут быть использованы для этой цели и сопротивление их растеканию, тока, полученные непосредственным измерением; если по каким-либо причинам измерение сопротивления естественного заземлителя произвести невозможно, должны быть даны сведения, позволяющие определить это сопротивление расчетом: Сопротивление естественных заземлителей можно вычислять по формулам, выведенным для искусственных заземлителей аналогичной формы (см. [1], табл.1-17), или специальным формулам, встречающимся в технической литературе. Например, сопротивление растеканию системы «грозозащитный трос – опоры» (при числе опор с тросом более 20) определяется приближенной формулой

,

где, rоп расчетное, т. е. наибольшее (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры, 0м; rт – активное сопротивление троса на длине одного пролета, 0м; nт – число тросов на опоре.

Для стального троса сечением s, мм2, при длине пролета , м, активное сопротивление, 0м,

.

Поскольку на сопротивление естественных заземлителей влияют многие факторы, которые не учитываются этими формулами (наличие антикоррозийной изоляции на трубах или резиновых прокладок в стыках труб, различная глубина заложения протяженного заземлителя в земле и т. п.), указанные вычисления дают, как правило, очень большую ошибку. Поэтому сопротивления естественных заземлителей следует определять непосредственно измерениями. Если заземлители при этом находятся на глубине промерзания, то результат измерения умножается на коэффициент сезонности (см. табл. 5.2).

Таблица 5.2

Признаки климатических зон и значения коэффициентов

Характеристики климатических зон        
Средняя многолетняя низшая температура (январь), С от -20 до -15 от -14 до -10 от -10 до 0 от 0 до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), С от +16 до +18 от +18 до +22 от +22 до +24 от +24 до +26
Среднегодовое количество осадков см.       30 - 50
Продолжительность замерзания вод (дней)        
Значения повышающих коэффициентов:        
Для вертикальных электродов, Кв 1,8-2,0 1,5-1,8 1,4-1,6 1,2-1,4
Для горизонтальных электродов, Кг 4,5-7,0 3,5-4,5 2,0-2,5 1,5-2,0

6) расчетный ток замыкания на землю; если ток неизвестен, его вычисляют обычными способами, при этом следует учитывать указания, приведенные в п. «2»;

Порядок расчета.

1. Определяем сопротивление стержневого электрода

, Ом либо

. (5.6)

Примечание: если электрод из уголковой стали, то dэ = 0,95×b.

где b – ширина полки уголка, Кв – коэффициент сезонно-

сти вертикальных электродов равный 2.

2. Определяем предварительно количество электродов – n `

. (5.7)

3. Зная расположение электродов (в ряд или по контуру), отношение расстояния между электродами к их длине и предварительное количество электродов, определяем коэффициент использования электродов (табл. 5.3).

4. Определяем окончательно потребное количество электродов – n,

(5.8)

5. Определяем длину соединительной полосы, если электроды расположены ряд:

, м,

если электроды расположены по контуру:

, м.

Предпочтительно длину соединительной полосы определять согласуя ее с размерами помещения, где установлено оборудование.

6. Определяем сопротивление соединительной полосы:

, (5.9)

где Кг – коэффициент сезонности горизонтальных электродов, рав-

ный 2

7. Определяем общее сопротивление контура защитного заземления

(5.10)

где , коэффициент использования полосы (табл. 5.4).

8. Производим проверку выполнения условия

 

Таблица 5.3

Коэффициент использования электродов () при отношении

Электроды в ряд Электроды по контуру

Количество электродов            
  0,87 0,80 0,63
  0,83 0,70 0,55 0,78 0,67 0,50
  0,77 0,62 0,47 0,72 0,60 0,43
  0,75 0,60 0,40 0,71 0,59 0,42
  0,73 0,58 0,38 0,68 0,52 0,37
  0,64 0,48 0,33
  0,61 0,44 0,30





Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.