СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ВНУТРИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H01R4/66 H02B1/16 

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заземления электроустановок производственных помещений и других объектов, преимущественно с помощью заземляющих устройств, выполненных в виде заземляющих сеток.

Известны различные способы размещения заземляющих устройств внутри и за пределами границ производственных объектов (а. с. СССР N 760260, 775805, 881921 и др. ^*)) Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник/ Под общей ред. д-ра техн. наук проф. С. В. Белова. М. : Машиностроение, 1989. - с. 236.

Чекалин Н. А. , Полухина Г. Н. , Чекалина В. А. Охрана труда в электрохозяйствах промышленных предприятий. М. : Энергоиздат, 1990. - с. 135). Основным недостатком этих способов размещения заземляющих устройств является сложность конструкции устройств.

Известен способ размещения заземляющего устройства, включающий заземляющую сетку, расположенную внутри ограды электроустановки и заземляющий контур, расположенный за пределами этой ограды. Недостатками этого способа размещения заземляющего устройства являются сложность конструкции устройства и наличие "шаговых напряжений" по периметру заземляющего контура.

Целью изобретения является исключение опасных для жизни человека "шаговых напряжений" на поверхности земли по периметру производственного помещения.

Поставленная цель достигается размещением заземляющего устройства внутри производственного помещения на строго определенном расстоянии от его стен.

Новизна заключается в том, что заземляющая сетка размещена внутри производственного помещения так, что окружность радиуса опасной зоны "поля растекания тока" ее боковых стержней (полос) в вертикальной плоскости проходит через точку пересечения наружной поверхности стены с поверхностью почвы, причем боковые стержни расположены от внутренней поверхности стен производственного помещения на расстоянии
a = -t, (1) где R _max - максимальный радиус "поля растекания тока" на поверхности земли;
h - глубина заложения заземляющего устройства;
t - толщина стены помещения.

На фиг. 1 изображена кривая распределения потенциалов точек земли "поля растекания тока" одиночного стержня заземлителя, находящегося на поверхности земли; на фиг. 2 изображены: 1 - гипербола, выражаемая уравнением V = K/R; 2 - кривая распределения "шаговых напряжений" "поля растекания тока" заземлителя; на фиг. 3 - расчетная схема для определения параметра a заземляющего устройства; на фиг. 4 и 5 - схемы размещения заземляющей сетки в производственном помещении соответственно в вертикальной плоскости и в плане.

Необходимость размещения заземляющей сетки от внутренней поверхности стен производственного помещения на расстоянии, выражаемом формулой (1), объясняется следующим образом. При пробое тока на корпус электроустановки, заземленной одиночным стержневым (полосовым) заземлителем, находящимся на поверхности земли, ток через заземлитель уходит в землю и растекается в ней по радиусам полуцилиндров, образуя на поверхности земли "поле растекания тока" в виде прямоугольника длиной, равной длине стержня (полосы) шириной D = 2R_max = 40 м ^**) (Охрана труда в машиностроении/ Под ред. д-ра техн. наук проф. Е. Я. Юдина и д-ра техн. наук проф. С. В. Белова. М. : Машиностроение, 1983. - 432 с. ) (см. фиг. 1). При этом потенциалы точек земли "поля растекания тока" в вертикальной плоскости распределяются по закону гиперболы, выражаемом уравнением
U = , (2) где К - коэффициент (постоянная величина), выражаемый равенством
K = V_max ˙r ^**) (3) где V_max - максимальный потенциал на поверхности земли в точке расположения заземлителя;
r - радиус заземлителя (стержня).

В случае нахождения человека в "поле растекания тока" он окажется под "шаговым" напряжением
U_ш = V₁ - V₂^**), (4) где V₁ и V₂ - потенциалы точек земли соответственно под одной и другой ногой человека.

Из фиг. 1 видно, что при значении R = 0-10 м происходит значительное уменьшение величин V, при значениях R = 11-20 м уменьшение величин V незначительное. Следовательно, есть основания считать, что при значениях R = 0-10 м "шаговые напряжения" будут опасными, при R = 11-20 м - безопасными.

Для более точной оценки параметра U_ш строим гиперболу V = K/R (см. фиг. 2, кривая 1) (построение произведено для значений параметров V_max = 220 В, R_max = 20 м, шаг человека ΔR = 0,8 м^**), а по ней с помощью формулы (4) - кривую распределения "шаговых напряжений" U_ш = f(R) (см. фиг. 2, кривая 2).

Приняв в качестве критерия оценки параметра U_ш безопасные для жизни человека напряжения U = 36 В и U = 42 В^*) (см. литература с. 1) и проведя через точки V = 36 В и V = 42 В прямые до пересечения с кривой Uш = f(R), находим, что эти прямые пересекаются с кривой U_ш = f(R) на расстоянии R = = 2,5-2,7 м, что составляет относительно величины R_max0,12-0,14 часть. Следовательно, можно утверждать, что при R < (0,12-0,14)R_max значения U_ш будут опасными, при R > (0,12-0,14)R_max - безопасными. Принимаем в среднем величину опасного радиуса "поля растекания тока" R_оп = 0,13R_max.

Из вышеизложенного следует, что при нахождении заземлителя на поверхности земли опасной зоной "поля растекания тока" будет прямоугольник шириной D = = 2R_оп = 0,26R_max. Исключить эту зону, можно, погрузив заземлитель в грунт на глубину R_оп. В этом случае в земле образуется опасный для жизни человека "цилиндр растекания тока" радиуса R_оп (см. фиг. 3).

Зная величину R_оп, можно расположить заземлитель в пределах контура производственного помещения так, что по его периметру "шаговые напряжения" будут безопасными. Этого можно достичь, погрузив заземлитель в землю вблизи стены внутри производственного помещения на общепринятую глубину заложения h = 0,5-0,8 м^**) (см. литература с. 2) так, чтобы окружность радиуса R_оп проходила через точку соприкосновения наружной поверхности стены с землей (см. фиг. 3). Такое расположение заземлителя обеспечивает минимальное расстояние от стены до заземлителя. Величину этого расстояния можно определить следующим образом.

Из прямоугольного треугольника АВС (см. фиг. 3) параметр
a = AB-t = -t или с учетом значения R_оп = 0,13R_max
a = -t.

Способ размещения заземляющего устройства внутри производственного помещения включает электроустановки 1 (см. фиг. 4 и 5) и заземляющую сетку 2, соединенные между собой посредством проводников 3 и 4 и магистральной шины 5, причем заземляющая сетка в плане расположена в земле на глубине h и на расстоянии a от внутренних поверхностей стен производственного помещения.

Работа заземляющего устройства предложенного способа его размещения внутри производственного помещения происходит следующим образом. При пробое тока на корпуса электроустановок 1 (см. фиг. 4 и 5) ток по проводникам 3 и 4 и магистральной шине 5 поступает в заземляющую сетку 2 и уходит в землю, растекаясь в ней от каждого стержня по радиусам "цилиндров растекания тока".

Внутри производственного помещения за счет наличия пола, выполненного из токопроводящего материала и выравнивания потенциалов точек земли от смежных стержней заземляющей сетки, действие "шаговых напряжений" человеком ощущаться не будет.

Применение предлагаемого изобретения даст возможность исключить появление опасных для жизни человека "шаговых напряжений" на поверхности земли по периметру производственного помещения и за счет этого уменьшить электротравматизм. Это даст значительный экономический (уменьшение величины материального ущерба от электротравматизма) и социальный (сохранение здоровья и жизни человека) эффекты. (56) Авторское свидетельство СССР N 930462, кл. H 01 R 4/66, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 764028, кл. Н 01 R 4/66, 1990.

Сущность изобретения: электроустановку и заземляющую сетку соединяют между собой посредством проводников и магистральной шины. Заземляющую сетку располагают в плане на расстоянии от стен производственного помещения, определенном из математической зависимости. 5 ил.

СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ВНУТРИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ, заключающийся в закладывании в грунт заземляющей сетки, отличающийся тем, что заземляющую сетку закладывают в грунт с условием прохождения радиуса опасной зоны "поля растекания тока" каждого бокового стержня или полосы сетки в вертикальной плоскости через точку пересечения наружной поверхности стены производственного помещения с поверхностью грунта, причем каждый боковой стержень или полосу располагают от внутренней поверхности стены на расстоянии
a = -t/
где R_max - максимальный радиус "поля растекания тока" на поверхности грунта;
h - глубина заложения заземляющей сетки;
t - толщина стены производственного помещения.