План конспект по дисциплине ОП.05 Охрана труда профессии 13.01.10 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям), на тему: Заземление, расчет контура заземления.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ № 46

ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ

План конспект

по ОП.05 Охрана труда

профессии 13.01.10 «Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)»

Тема: Заземление, расчет контура заземления.

Составитель:

Кошелев Илья Олегович,

мастер производственного

обучения высшей

квалификационной категории

2021 г.

Содержание:

1. Аннотация. стр. 3

2. Введение. стр. 4

3. Основная часть. стр. 5

   1. Методическое обоснование темы. стр. 5

   2. Методические рекомендации по проведению занятия. стр. 5

   3. Конспект урока. стр. 6

   4. Расчет контура заземления. стр. 11

4. Заключение. стр. 17

5. Список литературы. стр. 18

1. Аннотация.

Широкое внедрение прогрессивных форм организации труда в промышленном производстве оказание влияние на формы организации учебной деятельности учащихся, подготовку их к работе в процессе теоретического и производственного обучения. Качество подготовки педагога к учебным занятиям имеет важное значение для успешной деятельного педагога и деятельности обучающихся. И очень важно, чтобы эта предварительная модель была как можно ближе к реальности.

Реальное проектирование и разработка предстоящего учебного занятия требует глубокого знания теории обучения и воспитания, большого личного опыта практической работы, творчества анализа достижений передового педагогического опыта.

Разработка предназначена для мастеров производственного обучения и преподавателей, обучающих по профессии 13.01.10 «Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования (по отраслям)» для подготовки и проведению урока теоретического обучения по ОП.05 Охрана труда. Данная методическая разработка также полезна преподавателям электротехники.

2. Введение.

При обслуживании электрических установок возможны случаи, когда металлические конструктивные части, нормально не являющиеся токоведущими и не находящиеся под напряжением, электрически соединяются с элементами цепи электрического тока и получают вследствие этого потенциал, отличный от потенциала земли. Замыкание, возникающее в машинах, аппаратах, линиях, на нетоковедущие части конструкции, называется замыканием на корпус. В этих случаях человек, не имеющий специальных средств защиты (резиновых перчаток, галош и т.п.), может, прикоснувшись к этим частям, оказаться под напряжением: через его тело пройдет ток, опасный или смертельный для организма.

Для обеспечения безопасности обслуживания электроустановок применяют защитное заземление, зануление или защитное отключение. Выбор вида защиты зависит от режима работы нейтрали генераторов и трансформаторов.

Нейтрали генераторов и трансформаторов, соединяющиеся с заземляющим устройством через резистор малого сопротивления, называются глухозаземленными. Нейтрали, не присоединенные к заземляющим устройствам непосредственно или присоединенные через резисторы большого сопротивления (например, трансформаторы напряжения), называются изолированными.

Электроустановки переменного тока напряжением до 1000 вольт конструктивно выполняют глухозаземленными или с изолированной нейтралью, а электроустановки постоянного тока – глухозаземленными или с изолированной средней точкой. В четырехпроводных сетях переменного тока должно быть обязательно глухое заземление нейтрали.

Защитным заземлением электрической установки называется преднамеренное соединение ее нетоковедущих частей с заземляющим устройством, представляющим собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Оно широко используется в электроустановках, работающих в сетях с изолированной нейтралью. При этом осуществляется непосредственная металлическая связь корпусов электрооборудования с землей, имеющая своей целью предельно ограничить разность потенциалов, которая может воздействовать на человека, одновременно соединенного с землей и корпусом.

3. Основная часть.

3.1. Методическое обоснование темы.

Данный план конспект помогает разобраться с основными понятиями заземления, принципом работы защитного заземления, видами исполнения защитного заземления. Также научимся производить расчет контура заземления в ряд и по контуру.

3.2. План занятия.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОГО ЗАНЯТИЯ

по дисциплине ОП.05 Охрана труда.

РАЗДЕЛ 2: Электробезопасность и пожаробезопасность.

ТЕМА ПРОГРАММЫ: Тема 2.1. Опасность поражения человека электрическим током.

Урок в разделе (теме): 10 часов.

Цели занятия:

• Обучающая – формировать познавательный интерес у обучающихся к работе.

• Развивающая – развивать способность применять усвоенные теоретические знания в практической работе; развивать память, логическое мышление, ответственность за выполненную работу; формировать умение и привычки самообладания, самосовершенствования и самостоятельности.

• Воспитательная – бережно относиться к инструменту и оборудованию, рационально использовать свое рабочее время; воспитание сознательной дисциплины и норм поведения, самостоятельности и ответственности за выполненную работу; воспитание интереса к своей будущей профессии; формирование умений работать в коллективе.

• Методическая – активизация мыслительной деятельности и совершенствования умений и навыков, развитие умственной деятельности и способностей.

Тип урока: урок усвоения первичных знаний.

Методы и формы организации: иллюстративный, исследовательский.

Уровень знаний: 2.

Межпредметные связи:

МДК.01.02 Организация работ по сборке, монтажу и ремонту электрооборудования промышленных предприятий.

Учебно-техническая документация:

• ФГОС, рабочая программа подготовки квалифицированных рабочих, служащих;

• Комплект нормативов и инструкций;

• Методические указания для обучающихся (12 экз.).

3.3. Конспект урока.

Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

Искусственный заземлитель – заземлитель, специально выполняемый для целей заземления.

Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления.

Глухозаземленная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.

Изолированная нейтраль – нейтраль трансформатора или генератора, не присоединённая к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.

Заземляющий проводник – проводник, соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем.

Защитный (РЕ) проводник – проводник, предназначенный для целей электробезопасности.

Защитный заземляющий проводник – защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.

Нулевой защитный проводник – защитный проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для присоединения открытых частей к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Нулевой рабочий (нейтральный) проводник (N) – проводник в электроустановках до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников и соединенных с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точной источника в сетях постоянного тока.

Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий (PEN) проводники – проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ, совмещающие функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников.

Главная заземляющая шина – шина, являющаяся частью заземляющего устройства электроустановки до 1 кВ и предназначенная для присоединения нескольких проводников с целью заземления и уравнивания потенциалов.

Обозначения.

- Заземление.

- Заземление микроэлектронных (сигнальных) схем.

- Заземление на «корпус».

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числе шины, должны иметь буквенное обозначение «РЕ» и цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковый ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленного цветов.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой «N» и голубым цветом.

Совмещенные нулевые и защитные и нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение «PEN» и цветовое обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

Разновидности систем заземления.

Система TN-C.

Система TN-C (фр. Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном AEG в 1913 году. Рабочий ноль и РЕ – проводник в этой системе совмещены в один провод. Самым большим недостатком была возможность появления линейного напряжения на корпусах электроустановок при аварийном обрыве нуля. Несмотря на это, данная система все еще встречается в постройках стран бывшего СССР. Из современных электроустановок, такая система встречается только в уличном освещении из соображений экономии и пониженного риска.

Система TN-S.

Система TN-S (фр. Terre-Neutre-Separe) была разработана на замену условно опасной системы TN-C в 1930-х годах. Рабочий и защитный ноль разделялись прямо на подстанции, а заземлитель представлял собой довольно сложную конструкцию металлической арматуры. Таким образом, при обрыве рабочего нуля в середине линии, корпуса электроустановок не получали линейного напряжения. Позже такая система заземления позволила разработать дифференциальные автоматы и срабатывающие на утечку тока автоматы, способные почувствовать незначительный ток. Их работа основывается на законах Кирхгофа, согласно которым текущий по рабочему нулю ток должен быть численно равным геометрической сумме токов в фазах.

Система TN-C-S.

Система TN-C-S трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токопроводящих частей с землей и наглухо заземленную нейтраль. Для обеспечения связи на участке трансформаторная подстанция – ввод в здание применяется совмещенный нулевой рабочий (N) и защитный проводник (PE) принимающий обозначение PEN. При вводе в здание он (PEN) разделяется на отдельный нулевой (N) и защитный проводник (РЕ).

С истема ТТ.

В системе ТТ трансформаторная подстанция имеет непосредственную связь токоведущих частей с землей. Все открытые проводящие части электроустановки здания имеют непосредственную связь с землей через заземлитель, электрически независимый от заземлителя нейтрали трансформаторной подстанции.

Система IT.

В системе IT нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части заземлены. Ток утечки на корпус или на землю в такой системе будет низким и не повлияет на условия работы присоединенного оборудования.

Система IT применяется, как правило, в электроустановках зданий и сооружений специального назначения, к которым предъявляются повышенные требования надежности и безопасности, например, электроустановки подземных разработок и угольных шахт, при этом для создания безопасных условий эксплуатации для обслуживающего персонала (при появлении потенциала на электроустановке относительно земли) и исключения взрывов пыли и газов в обязательном порядке устанавливаются так называемые рудничные устройства защиты от токов утечки; система IT может также применяться в больницах для аварийного электроснабжения и освещения.

Изолированную нейтраль имеют портативные бензиновые и дизельные электростанции, что позволяет достаточно безопасно использовать подключенные к ним электроприборы без заземления, которое в «полевых» условиях сделать проблематично.

Принцип защитного заземления.

Защитное действие заземления основано на следующих принципах:

• Уменьшение до безопасного значения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другими проводящими предметами, имеющими естественное заземление.

• Отвод тока утечки при контакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильно спроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленному срабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения – УЗО).

• В система с глухозаземленной нейтралью – инициирование срабатывания предохранителя при попадании фазного потенциала на заземленную поверхность.

Расчет контура заземления.

Для изготовления контура заземления необходимо использовать следующий материал (минимальный допустимый размер).

• Полоса 40 * 4 мм;

• Уголок 35 * 4 мм;

• Круглая сталь диаметром 16 мм;

• Стальная труба (диаметром 32 мм, толщина стенки 3,5 мм).

Для перевода круглого металла (пруток, труба) в полосу используем следующую формулу: , где b – ширина полосы в мм., d – диаметр прутка трубы в м., и соответственно наоборот, полосу в диаметр: , для перевода уголка в диаметр: , где b – ширина полки уголка в м.

Таблица 1. Удельное сопротивление грунта.

Таблица 2. Значение сезонного климатического коэффициента сопротивления грунта.

Таблица 3. Коэффициент использования заземлителей.

Пример 1. Расчет одиночного заземлителя для опоры воздушной линии 220 вольт.

Требование ПУЭ (п. 1.7.103) общее сопротивление растекания заземлителей должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при тех же напряжениях: 660; 380 и 220 вольт.

Выбираем арматуру – круглая сталь диаметром 16 мм., длиной L – 2,5 м. В качестве грунта примем глину с удельным сопротивлением 60 Ом * м. Глубина траншеи равна 0,5 м. Из таблицы 2 возьмем коэффициент для 3 климатической зоны Ψ – 1,45.

1. Производим расчет средней точки глубины:

2. Фактическое удельное сопротивление почвы:

3. Производим расчет одиночного заземлителя (без учета горизонтального сопротивления заземлителя)

* м.

Нормируемое сопротивление нашего примера должно быть не более 60 Ом., поэтому полученное приблизительно 34 Ом * м соответствует ПУЭ для одиночного вертикального заземлителя опоры воздушной линии 220 вольт.

Пример 2. Расчет заземления с расположением заземлителей в ряд.

Воспользуемся данными из примера 1, где , для расчета вторичного заземления электроустановок, где нормативное сопротивление требуется не более 10 Ом на вводе здания, при напряжении 380 вольт.

1. Производим расчет предварительного количества стержней.

По таблице 3 выберем число электродов равное 3; расстояние между электродами 1*L и коэффициент использования η = 0,78.

2. Уточняем число электродов.

При расстоянии между электродами 1*L их длины потребуется использовать 5 электродов, для экономии материалов примем отношение 3*L и количество вертикальных электродов равных 3 шт. По таблице 3 определяем, что коэффициент спроса равен 0,91, отсюда:

3. Определяем длину горизонтального заземлителя.

Если отношение 3*L, то 3*L = 3* 2.5 = 7.5 метров расстояние между электродами. .

4. Расчет сопротивления горизонтального заземлителя.

В качестве верхнего грунта примем глину каменистую с удельным сопротивлением 100 Ом*м, глубина траншеи 0,5 м., полоса 40*4 мм., коэффициент – 3 климатическая зона, для горизонтального заземлителя возьмем Ψ – 2,2 и коэффициент использования (из таблицы 3) равной 1 * L, т.к. расстояние между электродами более 5 метров, что исключает влияние около электродной зоны. Ширина полки полосы b = 0,04 м.

=

5. Определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей.

Соответствует норме при напряжении 380 вольт для ввода в здание, где нормируемое сопротивление не более

Пример 3. Расчет заземления с расположением по контуру.

В качестве грунта – суглинок сопротивлением 100 Ом*м, электрод – труба диаметром 32 мм и толщиной стенки 4 мм. Длина электрода 2.2 метра, расстояние между ними 1 * L. Глубина траншеи t = 0.7 метра. Из таблицы 2 возьмем повышающий коэффициент для второй климатической зоны Ψ – 1,5. Нормированное сопротивление заземляющего устройства

1. Производим расчет средней точки глубины.

2. Фактическое удельное сопротивление почвы:

3. Производим расчет одиночного заземлителя (без учета горизонтального сопротивления заземлителя)

= * м.

4. Производим расчет предварительного количества электродов.

5. Уточняем число электродов.

По таблице 3 выберем число электродов равное 6. Расстояние между электродами 1 * L, где коэффициент спроса 0,62 отсюда:

т.е. требуется увеличить число электродов до n = 10 шт., где коэффициент спроса (таблица 3) – 0,55.

6. Определяем длину горизонтального заземлителя.

Если у нас отношение 1 * L, то 1 * 2,2 * (10-1) = 19,8 метра.

7. Расчет сопротивления горизонтального заземлителя.

В качестве верхнего грунта тот же суглинок сопротивлением 100 Ом*м. Глубина траншеи 0,7 метра, полоса 40*4 мм, коэффициент второй климатической зоны Ψ – 3,5, по таблице 3 коэффициент использования 0,34.

=

8. Определим общее сопротивление вертикального заземлителя с учетом сопротивления растеканию тока горизонтальных заземлителей.

Соответствует норме при напряжении 380 вольт для ввода в здание, где нормируемое сопротивление не более

4. Заключение.

Данный план конспект дает исчерпывающие знания по теме: заземление, расчет контура заземления. Основная цель в обучении – изучение заземления, основных типов исполнения заземления, принципа его работы, методы расчета контура заземления по расположению в ряд и по контуру.

Данный план конспект может быть использован преподавателями при изучении междисциплинарного курса, учебной практики и охраны труда, а также для самостоятельного изучения материала.

5. Список литературы.

• Ю.Д. Сибикин, Техническое обслуживание, ремонт оборудования и сетей промышленных предприятий. Изд. Академия, 2003 г.;

• Ю.Д. Сибикин, Электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Изд. Академия, 2008 г.;

• П.А. Бутырин, Электротехника. Изд. Академия, 2006 г..