Analiza warunków bezpieczeństwa elektrycznego

Analiza warunków bezpieczeństwa elektrycznego polega na określeniu wielkości prądu przepływającego przez organizm człowieka (I h) dla konkretnego przypadku.

Porównując wartości prądu płynącego przez ciało ludzkie uzyskane w wyniku obliczeń z wartością warunkowo bezpiecznego prądu (10mA), wyciągnięto wniosek o niebezpieczeństwie tego przypadku. Jeżeli wielkość prądu przepływającego przez ciało ludzkie przekracza wielkość warunkowo bezpiecznego prądu, sprawa jest uważana za niebezpieczną. Jeśli nie, to nie jest niebezpieczne. Ponieważ dana osoba w większości przypadków używa sieci do 1000 V, a sieci te z reguły mają krótką długość, pojemność przewodów fazowych względem ziemi można pominąć, zakładając, że rezystancja izolacji przewodów (R out ) w stosunku do ziemi jest czysto aktywne.

Możesz określić ilość prądu płynącego przez ludzkie ciało w następujący sposób:

I h \u003d U pr / R h

Złożoność obliczeń polega na znalezieniu napięcia dotykowego (U pr). Aby znaleźć tę wartość, stosują następującą technikę: określają ścieżkę prądu przez ludzkie ciało, z którego znajdują źródło napięcia i rezystancji, przez które przepływa prąd.

Najbardziej charakterystyczne są dwa schematy połączeń: między dwoma przewodami oraz między jednym przewodem a masą.

W odniesieniu do sieci prądu przemiennego pierwszy obwód jest zwykle nazywany przełączaniem dwufazowym, a drugi jednofazowym.

9.1.1. Przełączanie dwufazowe

Przełączanie dwufazowe jest z reguły bardziej niebezpieczne, ponieważ najwyższe napięcie w tej sieci jest przykładane do ludzkiego ciała - liniowe, a zatem przez ludzkie ciało przepływa duży prąd (rysunek 9.1.).

Rysunek 9.1. Dwufazowe włączenie osoby do sieci.

gdzie, ja h - prąd przez ludzkie ciało

U pr - napięcie dotykowe

Dla sieci 380/220

Prąd niebezpieczny dla ludzkiego życia

9.1.2. Przełącznik jednofazowy.

Przełączanie jednofazowe występuje znacznie częściej, ale jest mniej niebezpieczne, ponieważ. napięcie, pod którym człowiek się znajduje, nie przekracza napięcia fazowego. Ponadto na wartość prądu płynącego przez ludzkie ciało wpływa również tryb neutralny źródła prądu, rezystancja izolacji przewodów względem ziemi, rezystancja podłogi, na której stoi osoba, rezystancja butów danej osoby i inne czynniki.

9.1.2.1. sieć jednofazowa.

Rysunek 9.3. Schemat przełączania

Rysunek 9.4. obwód zastępczy

Prąd płynący przez ludzkie ciało można znaleźć jako:

Z wyrażenia możemy wywnioskować:

1. Im większa rezystancja izolacji w stosunku do ziemi, tym mniejsze niebezpieczeństwo jednofazowego dotknięcia przewodu

2. Osoba dotykająca przewodu o wysokiej rezystancji izolacji jest bardziej niebezpieczna, ponieważ. napięcie dotykowe będzie większe.

9.1 1.2. Sieć trójfazowa trójprzewodowa z izolowanym punktem neutralnym:

Rozważ dwa tryby sieciowe:

a) Normalny tryb pracy (rezystancja izolacji ma dużą (znormalizowaną) wartość.

Rysunek 9.5. Podłączenie jednofazowe do sieci trójfazowej

z izolowanym neutralnym

Jeśli rezystancje izolacji są równe, R z 1 = R z 2 = R z 3, ilość prądu przepływającego przez ludzkie ciało jest określona przez wyrażenie

W takich sieciach zagrożenie dla osoby, która dotknie przewodu, w normalnym stanie sieci, zależy od rezystancji izolacji. Im jest większy, tym mniejsze niebezpieczeństwo. Dlatego bardzo ważne jest zapewnienie wysokiej rezystancji izolacji w takich sieciach i monitorowanie jej stanu w celu terminowego wykrycia i usunięcia usterek.

Według PES rezystancja izolacji przewodów względem ziemi w instalacjach do 1000V nie powinna być mniejsza niż 500k.

b) W trybie awaryjnym - zwarcie jednej z faz do ziemi przez małą rezystancję obwodu - R zm (rys. 9.6.)

Rysunek 9.6 Tryb awaryjny sieci

Zwykle Rzm mieści się w zakresie od 50 do 200 omów.

Prąd płynący przez ludzkie ciało, podobnie jak w trybie normalnym, przepłynie również przez rezystancję izolacji przewodów względem ziemi, ale jego wartość będzie znacznie mniejsza niż prąd płynący przez niewielki opór obwodu. Dlatego wielkość prądu płynącego przez rezystancję izolacji można pominąć i można założyć, że prąd płynie tylko przez rezystancję obwodu i ciało ludzkie.

To jest bardzo niebezpieczne.

9.1.2.3. Sieć trójfazowa trójprzewodowa z solidnie uziemionym punktem neutralnym:

Uziemiony jest przewodem neutralnym transformatora lub generatora podłączonym do urządzenia uziemiającego bezpośrednio lub przez niską rezystancję (na przykład przekładnik prądowy).

a) Normalna praca

Rysunek 9.7.

Rezystancja uziemienia neutralnego R® jest znormalizowana w zależności od maksymalnego napięcia sieci.

Przy U l \u003d 660 V, R o \u003d 2 Ohm, przy U l \u003d 380 V, R o \u003d 4 Ohm, przy U l \u003d 220 V, R o \u003d 8 Ohm

Prąd płynący przez ludzkie ciało i rezystancję izolacji przewodów można pominąć w porównaniu z prądem płynącym przez ludzkie ciało i niską rezystancją uziemienia neutralnego. Wartość tego prądu określa się z wyrażenia:

Z wyrażenia wynika, że ​​w sieci z solidnie uziemionym przewodem neutralnym w okresie normalnej pracy sieci dotknięcie jednego z przewodów jest bardziej niebezpieczne niż dotknięcie przewodu normalnie działającej sieci z izolowanym przewodem neutralnym.

b) W pracy awaryjnej - gdy jedna z faz sieci jest zwarta z ziemią poprzez małą rezystancję Rzm (rys. 9.8.).

Rysunek 9.8.

Jeśli przeanalizujemy ten przypadek, możemy wyciągnąć następujące wnioski:

2. Jeśli przyjmiemy R równe 0, to osoba będzie pod napięciem fazowym.

W rzeczywistych warunkach R zm i R o są zawsze większe od zera, dlatego osoba dotykająca przewodu w trybie awaryjnym sieci znajduje się pod napięciem mniejszym niż liniowy, ale większym niż fazowy.

Tytuł książki Następna strona>>

§ 3. Niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym.

Schemat jednofazowego włączenia osoby do sieci prądu trójfazowego z uziemionym punktem zerowym.

Porażenie prądem występuje, gdy obwód elektryczny jest zamknięty przez ludzkie ciało. Dzieje się tak, gdy osoba dotyka co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, między którymi występuje napięcie. Włączenie osoby do obwodu może nastąpić zgodnie z kilkoma schematami: między przewodem a ziemią, zwanym włączeniem jednofazowym; między dwoma przewodami - przełączanie dwufazowe. Schematy te są najbardziej typowe dla trójfazowych sieci prądu przemiennego. Możliwe jest również jednoczesne połączenie dwóch przewodów i uziemienia; między dwoma punktami ziemi o różnych potencjałach itp.

Jednofazowe włączenie osoby do sieci to bezpośredni kontakt osoby z częściami instalacji elektrycznej lub sprzętu, które są normalnie lub przypadkowo pod napięciem. W tym przypadku stopień niebezpieczeństwa uszkodzenia będzie różny w zależności od tego, czy sieć elektryczna ma uziemiony lub izolowany punkt neutralny, a także w zależności od jakości izolacji przewodów sieciowych, jej długości, trybu pracy i liczby innych parametrów.

Przy jednofazowym podłączeniu do sieci z uziemionym punktem zerowym osoba znajduje się pod napięciem fazowym, które jest 1,73 razy mniejsze niż liniowe i jest narażona na prąd, którego wartość jest określona przez wartość napięcie fazowe instalacji i rezystancja ludzkiego ciała (ryc. 69). Dodatkowy efekt ochronny zapewnia izolacja podłogi, na której stoi osoba, oraz buty.

Ryż. 69. Schemat jednofazowego włączenia osoby do sieci prądu trójfazowego z uziemionym punktem zerowym

Tak więc w czteroprzewodowej sieci trójfazowej z uziemionym punktem neutralnym prąd przepływający przez osobę obejmuje opór jego ciała, a także opór podłogi, butów i uziemienie przewodu neutralnego źródła prądu (transformator itp.). W tym przypadku wielkość prądu

gdzie U l - napięcie liniowe, V; R t jest oporem ludzkiego ciała, Ohm; R p - opór podłogi, na której znajduje się osoba, Ohm; R około - opór butów osoby, Ohm; R 0 - neutralna rezystancja uziemienia, Ohm.

Jako przykład rozważ dwa przypadki jednofazowego włączenia osoby do trójfazowej czteroprzewodowej sieci elektrycznej z uziemionym punktem zerowym przy U l \u003d 380 V.

Sprawa z niekorzystnymi warunkami. Osoba, która dotknęła jednej fazy znajduje się na wilgotnym podłożu lub przewodzącej (metalowej) podłodze, jej buty są wilgotne lub mają metalowe gwoździe. Zgodnie z tym akceptujemy opór: ciało ludzkie R t \u003d 1000 Ohm, gleba lub podłoga R p \u003d 0; buty R około \u003d 0.

Rezystancja uziemienia neutralnego R 0 = 4 omy nie jest brana pod uwagę ze względu na jej nieznaczną wartość. Przez ludzkie ciało przepływa prąd

zagrażające życiu.

Korzystny przypadek. Osoba znajduje się na suchej drewnianej podłodze o rezystancji R n = 60 000 omów, ma na nogach suche nieprzewodzące (gumowe) buty o rezystancji R vol \u003d 50 000 omów. Wtedy prąd przepłynie przez ludzkie ciało

co jest długoterminowo akceptowalne dla osoby.

Ponadto suche podłogi i buty gumowe mają znacznie wyższą wytrzymałość w porównaniu z wartościami przyjętymi do obliczeń.

Przykłady te pokazują, jak duże znaczenie mają właściwości izolacyjne podłogi i obuwia dla zapewnienia bezpieczeństwa osób pracujących w warunkach możliwego kontaktu z prądem elektrycznym.

Na stopień porażenia prądem mają wpływ: natężenie prądu, napięcie, rodzaj prądu, droga przepływu prądu przez organizm człowieka, indywidualne cechy organizmu człowieka, jego stan psychiczny, obecność alkoholu i narkotyków w organizmie, mikroklimat parametry, czas, w którym dana osoba była pod wpływem prądu elektrycznego.

Przechodząc przez ludzkie ciało prąd elektryczny ma 4 rodzaje efektów:

działanie termiczne- objawiająca się oparzeniami poszczególnych części ciała, rozgrzaniem do wysokich temperatur naczyń krwionośnych, krwi, nerwów, serca, mózgu, co powoduje poważne zaburzenia narządów.

Działanie elektrolityczne- rozkład płynu organicznego (limfy i krwi) z naruszeniem jego składu.

działanie mechaniczne- (dynamiczne) rozwarstwienie, pęknięcie tkanek ciała (mięśnie serca, naczynia krwionośne) w wyniku efektu elektrodynamicznego; natychmiastowe, wybuchowe tworzenie się pary z płynu tkankowego i krwi przegrzanej prądem.

biologiczny- objawia się naruszeniem procesów biologicznych zachodzących w organizmie, któremu towarzyszy podrażnienie (zniszczenie) nerwów i innych tkanek oraz oparzenia, ustanie czynności narządów oddechowych i krążenia.

Narażenie na prąd elektryczny może spowodować lokalne obrażenia lub ogólne porażenie prądem (porażenie prądem).

Do lokalny obejmują: eklektyczne oparzenia, metalizację skóry, uszkodzenia mechaniczne, elektroftalmię (zapalenie zewnętrznych błon oczu).

Do ogólny: porażenie prądem, które wpływa (lub grozi uszkodzeniem) całego ciała z powodu naruszenia normalnego funkcjonowania ważnych narządów. Obrażeniom ogólnym towarzyszy pobudzenie różnych grup mięśni ludzkiego ciała, co może prowadzić do drgawek, paraliżu narządów oddechowych serca i zatrzymania akcji serca.

35. Czynniki wpływające na dotkliwość porażenia prądem

Czynniki decydujące o ryzyku porażenia prądem:

1. Elektryczny:

Napięcie;

Rodzaj prądu;

Jego częstotliwość;

Opór elektryczny człowieka.

2. Nieelektryczne:

Indywidualne cechy osoby;

Czas trwania prądu;

Jego droga przez człowieka.

3. Stan środowiska .

4. Prąd elektryczny o najmniejszej sile który powoduje drażniące uczucie u ludzi nazywa się próg odczuwalny prąd. Jest to około 1,1 MA dla częstotliwości prądu 50 Hz, a dla prądu stałego - 6 MA.

36. Jednofazowe i dwufazowe włączenie osoby do różnych sieci elektrycznych

Porażenie prądem występuje, gdy obwód elektryczny jest zamknięty przez ludzkie ciało. Dzieje się tak, gdy osoba dotyka co najmniej dwóch punktów obwodu elektrycznego, między którymi występuje napięcie. Włączenie osoby do obwodu może nastąpić zgodnie z kilkoma schematami: między przewodem a ziemią, zwanym włączeniem jednofazowym; między dwoma przewodami - przełączanie dwufazowe. Schematy te są najbardziej typowe dla trójfazowych sieci prądu przemiennego. Możliwe jest również jednoczesne połączenie dwóch przewodów i uziemienia; między dwoma punktami ziemi o różnych potencjałach itp.

Jednofazowe włączenie osoby do sieci to bezpośredni kontakt osoby z częściami instalacji elektrycznej lub sprzętu, które są normalnie lub przypadkowo pod napięciem. W tym przypadku stopień niebezpieczeństwa uszkodzenia będzie różny w zależności od tego, czy sieć elektryczna ma uziemiony lub izolowany punkt neutralny, a także w zależności od jakości izolacji przewodów sieciowych, jej długości, trybu pracy i liczby innych parametrów. Po podłączeniu do sieci jednofazowej z uziemionym punktem neutralnym osoba znajduje się pod napięciem fazowym, które jest 1,73 razy mniejsze niż napięcie liniowe i jest narażona na prąd, którego wartość jest określona przez wartość fazy napięcie instalacji i opór ludzkiego ciała Dodatkowy efekt ochronny zapewnia izolacja podłogi, na której stoi człowiek, oraz buty.

Dwufazowy dotyk jest z reguły bardziej niebezpieczne, ponieważ najwyższe napięcie w danej sieci jest przykładane do ciała ludzkiego (dla sieci trójfazowej - liniowej), a prąd //r przepływający przez ciało ludzkie okazuje się niezależny trybu neutralnego (dla sieci trójfazowej) lub w obecności uziemienia jednego z przewodów w sieci jednofazowej i ma największe znaczenie. Przypadki dwufazowego dotyku są bardzo rzadkie.

Przeciek stały prąd płynący przez ludzkie ciało powoduje ból w miejscu kontaktu oraz w stawach kończyn. Z reguły wpływ prądu stałego na organizm ludzki powoduje oparzenia lub szok bólowy, co w ciężkich przypadkach może prowadzić do zatrzymania oddechu lub akcji serca.

W przypadku, gdy osoba dotyka jednofazowych lub dwufazowych sieci prądu przemiennego w dowolnym trybie sieci względem ziemi (odizolowany od ziemi, z uziemionym biegunem, z uziemionym punktem środkowym), ponieważ w tym przypadku prąd przepływający przez osobę jest określony tylko przez opór elektryczny jego ciała.

Stopień zagrożenia i wynik porażenia prądem zależą od: schematu „podłączenia” osoby do obwodu elektrycznego; w sieci elektrycznej:

trójfazowy czteroprzewodowy z uziemionym punktem neutralnym;

trójfazowy z izolowanym przewodem neutralnym.

Porażenie prądem osoby może być spowodowane jednobiegunowym (jednofazowym) lub dwubiegunowym (dwufazowym) dotknięciem części instalacji przewodzącej prąd.

Połączenie jednofazowe jest mniej niebezpieczne niż połączenie dwufazowe, ale występuje znacznie częściej i jest główną przyczyną obrażeń elektrycznych. W tym przypadku neutralny tryb sieci elektrycznej ma decydujący wpływ na wynik zmiany.

Po dotknięciu jednej z faz sieci z izolowanym punktem neutralnym, szeregowo z rezystancją człowieka, włączają się rezystancje izolacji i pojemności do ziemi pozostałych dwóch nieuszkodzonych faz.

Schemat osoby dotykającej jednej fazy sieci z uziemionym punktem neutralnym

Wraz ze wzrostem rezystancji izolacji maleje ryzyko porażenia prądem.

W pracy awaryjnej tej samej sieci, gdy wystąpi bezużyteczne zwarcie fazy do ziemi, napięcie w punkcie neutralnym może osiągnąć napięcie fazowe, napięcie nieuszkodzonych faz względem ziemi staje się równe napięciu linii. W takim przypadku, jeśli osoba dotknie jednej fazy, będzie pod napięciem liniowym, prąd przepłynie przez niego wzdłuż ścieżki „ręka-stopa”. W tej sytuacji rezystancja izolacji przewodów nie odgrywa żadnej roli w wyniku uszkodzenia. Taki porażenie prądem najczęściej prowadzi do śmierci.

Przykłady pokazują, że przy innych warunkach bez zmian, jednofazowe podłączenie osoby do sieci z izolowanym punktem neutralnym jest mniej niebezpieczne niż do sieci z uziemionym punktem neutralnym.

Najbardziej niebezpieczne jest dwufazowe połączenie osoby z siecią elektryczną, ponieważ znajduje się ona pod liniowym napięciem sieci, niezależnie od trybu neutralnego i warunków pracy sieci.

7.9. Czas trwania bieżącej ekspozycji.

Czas trwania aktualnej ekspozycji jest często czynnikiem, od którego zależy ostateczny wynik zmiany. Im dłuższy wpływ prądu elektrycznego na organizm człowieka, tym poważniejsze konsekwencje zmiany. Po 30s opór organizmu człowieka na przepływ prądu spada o ok. 25%, a po 90. – o 70%.

Ustalono, że porażenie prądem jest możliwe tylko wtedy, gdy serce człowieka jest całkowicie w stanie spoczynku, gdy nie ma ucisku (skurczu) lub rozkurczu (rozkurczu) komór serca i przedsionków. Dlatego przez krótki czas wpływ prądu może nie pokrywać się z fazą całkowitego rozluźnienia, jednak wszystko, co zwiększa częstość akcji serca, zwiększa prawdopodobieństwo zatrzymania akcji serca podczas porażenia prądem o dowolnym czasie trwania. Do takich przyczyn należą: zmęczenie, pobudzenie, głód, pragnienie, strach, zażywanie alkoholu, narkotyków, niektórych narkotyków, palenie, choroba itp.

Włączenie osoby do sieci elektrycznej może być jednofazowe i dwufazowe. Przełączanie jednofazowe to połączenie osoby między jedną z faz sieci a ziemią. Siła prądu udarowego w tym przypadku zależy od trybu sieci neutralnej, rezystancji osoby, butów, podłogi, izolacji fazowej względem ziemi. Przełączanie jednofazowe występuje znacznie częściej i często powoduje urazy elektryczne w sieciach o dowolnym napięciu. Przy przełączaniu dwufazowym osoba dotyka dwóch faz sieci elektrycznej. Przy połączeniu dwufazowym prąd płynący przez ciało (prąd uszkadzający) zależy tylko od napięcia sieciowego i rezystancji ludzkiego ciała i nie zależy od trybu neutralnego transformatora sieciowego. Sieci elektryczne dzielą się na jednofazowe i trójfazowe. Sieć jednofazowa może być odizolowana od ziemi lub posiadać przewód uziemiający. Na ryc. 1 pokazuje możliwe opcje podłączenia osoby do sieci jednofazowych.

Tak więc, jeśli osoba dotknie jednej z faz trójfazowej sieci czteroprzewodowej z martwym punktem neutralnym, wówczas będzie praktycznie pod napięciem fazowym (R3≤ RC) i prądem przepływającym przez osobę podczas normalnej pracy sieć praktycznie nie zmieni się wraz ze zmianą rezystancji izolacji i przewodów pojemnościowych do ziemi.

Wpływ prądu elektrycznego na ludzkie ciało

Przechodząc przez ciało prąd elektryczny ma działanie termiczne, elektrolityczne i biologiczne.

Działanie termiczne objawia się oparzeniami skóry lub narządów wewnętrznych.

Podczas działania elektrolitycznego, w wyniku przepływu prądu, dochodzi do rozkładu (elektrolizy) krwi i innych płynów organicznych, któremu towarzyszy zniszczenie erytrocytów i zaburzenia metaboliczne.

Efekt biologiczny wyraża się w podrażnieniu i pobudzeniu żywych tkanek organizmu, któremu towarzyszy spontaniczny skurcz konwulsyjny mięśni, w tym serca i płuc.

Istnieją dwa główne rodzaje porażenia prądem:

§ obrażenia elektryczne,

§ szok elektryczny.

Szok elektryczny można z grubsza podzielić na cztery poziomy:

1. konwulsyjne skurcze mięśni bez utraty przytomności;

2. z utratą przytomności, ale z zachowaniem oddychania i czynności serca;

3. utrata przytomności i zaburzenia czynności serca lub oddychania (lub obu);

4. śmierć kliniczna, tj. brak oddychania i krążenia.

Śmierć kliniczna jest okresem przejściowym między życiem a śmiercią, rozpoczyna się od momentu ustania czynności serca i płuc. Osoba w stanie śmierci klinicznej nie wykazuje żadnych oznak życia: nie ma oddechu, bicia serca, reakcji na ból; Źrenice oczu są rozszerzone i nie reagują na światło. Należy jednak pamiętać, że w tym przypadku ciało nadal może zostać wskrzeszone, jeśli pomoc zostanie mu udzielona prawidłowo i na czas. Czas trwania śmierci klinicznej może wynosić 5-8 minut. Jeśli pomoc nie zostanie udzielona w odpowiednim czasie, następuje śmierć biologiczna (prawdziwa).

Skutek porażenia prądem człowieka zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to wielkość i czas trwania prądu, rodzaj i częstotliwość prądu oraz indywidualne właściwości organizmu.

Wyznaczanie aktualnej rezystancji rozprzestrzeniania się pojedynczych przewodów uziemiających i procedura obliczania ochronnej pętli uziemienia dla stacjonarnych urządzeń technologicznych (GOST 12.1.030-81. SSBT. Uziemienie ochronne, zerowanie)

Wdrożenie urządzeń uziemiających. Istnieją sztuczne elektrody uziemiające, przeznaczone wyłącznie do celów uziemiających oraz naturalne - przewodzące części innych firm, które mają kontakt elektryczny z ziemią bezpośrednio lub poprzez pośrednie medium przewodzące używane do celów uziemienia.

W przypadku sztucznych elektrod uziemiających zwykle stosuje się elektrody pionowe i poziome.

Jako naturalne przewody uziemiające mogą być stosowane: rury wodne i inne metalowe ułożone w ziemi (z wyjątkiem rurociągów cieczy łatwopalnych, gazów palnych lub wybuchowych); rury osłonowe studni artezyjskich, studni, dołów itp.; konstrukcje metalowe i żelbetowe budynków i konstrukcji, które mają połączenia z ziemią; ołowiane osłony kabli układane w ziemi; grodzice konstrukcji hydrotechnicznych itp.

Obliczenie uziemienia ochronnego ma na celu określenie głównych parametrów uziemienia - liczby, wymiarów i kolejności rozmieszczenia pojedynczych przewodów uziemiających i przewodów uziemiających, przy których napięcia dotykowe i krokowe podczas zamykania fazy do uziemionej obudowy nie przekraczają wartości dopuszczalnych .

Aby obliczyć uziemienie, wymagane są następujące informacje:

1) charakterystyka instalacji elektrycznej - rodzaj instalacji, rodzaje głównych urządzeń, napięcia robocze, sposoby uziemienia przewodów neutralnych transformatorów i generatorów itp.;

2) plan instalacji elektrycznej wskazujący główne wymiary i rozmieszczenie urządzeń;

3) kształty i rozmiary elektrod, z których planuje się zbudować projektowany grupowy układ uziomów, a także szacunkową głębokość ich zanurzenia w gruncie;

4) dane pomiarowe rezystywności gruntu w rejonie, w którym ma być budowany system uziomowy oraz informacje o warunkach atmosferycznych (klimatycznych), w jakich pomiary te zostały wykonane, a także charakterystykę strefy klimatycznej. Jeżeli założymy, że ziemia jest dwuwarstwowa, to konieczne jest wykonanie pomiarów rezystywności obu warstw ziemi oraz grubości warstwy górnej;

5) dane o naturalnych przewodach uziemiających: jakie struktury można do tego celu wykorzystać oraz odporność na ich rozprzestrzenianie się prądu, uzyskaną przez pomiar bezpośredni. Jeśli z jakiegoś powodu nie można zmierzyć rezystancji naturalnego przewodu uziemiającego, należy podać informacje, aby określić tę rezystancję za pomocą obliczeń;

6) Znamionowy prąd zwarcia doziemnego. Jeśli prąd jest nieznany, oblicza się go zwykłymi metodami;

7) obliczone wartości dopuszczalnych napięć kontaktowych (i krokowych) oraz czas trwania ochrony, jeżeli obliczenia są dokonywane na podstawie napięć kontaktowych (i krokowych).

Obliczenia uziemienia przeprowadza się zwykle w przypadkach, gdy elektroda uziemiająca jest umieszczona w jednorodnym gruncie. W ostatnich latach opracowano i zaczęto stosować inżynierskie metody obliczania przewodów uziemiających w glebie wielowarstwowej.

Przy obliczaniu przewodów uziemiających w jednorodnej glebie bierze się pod uwagę rezystancję górnej warstwy ziemi (warstwy zmian sezonowych) z powodu zamarzania lub wysychania gleby. Obliczenia przeprowadza się metodą opartą na wykorzystaniu współczynników wykorzystania przewodności elektrody uziemiającej i dlatego nazywa się ją metodą współczynnika wykorzystania. Wykonywany jest zarówno z prostymi, jak i złożonymi projektami grupowych elektrod uziemiających.

Przy obliczaniu przewodów uziemiających w ziemi wielowarstwowej zwykle przyjmuje się model dwuwarstwowy z określonymi rezystancjami odpowiednio górnej i dolnej warstwy r1 i r2 oraz grubością (mocą) górnej warstwy h1. Obliczenia dokonywane są metodą opartą na uwzględnieniu potencjałów indukowanych na elektrodach wchodzących w skład grupy uziomowej, a więc zwaną metodą potencjałów indukowanych. Obliczanie przewodów uziemiających w ziemi wielowarstwowej jest bardziej pracochłonne. Daje jednak dokładniejsze wyniki. Wskazane jest stosowanie go do złożonych projektów uziemień grupowych, które zwykle występują w instalacjach elektrycznych ze skutecznie uziemionym punktem zerowym, czyli w instalacjach o napięciu 110 kV i wyższym.

Przy obliczaniu urządzenia uziemiającego w jakikolwiek sposób konieczne jest określenie dla niego wymaganej rezystancji.

Określenie wymaganej rezystancji urządzenia uziemiającego odbywa się zgodnie z PUE.

W przypadku instalacji o napięciu do 1 kV rezystancja urządzenia uziemiającego stosowanego do uziemienia ochronnego odsłoniętych części przewodzących w systemie typu IT musi spełniać warunek:

gdzie Rz jest rezystancją urządzenia uziemiającego, om; Upr.adm - napięcie dotykowe, którego wartość przyjmuje się na 50 V; Iz to całkowity prąd ziemnozwarciowy, A.

Z reguły nie jest wymagane akceptowanie wartości rezystancji uziemienia poniżej 4 omów. Dopuszczalna jest rezystancja uziemienia do 10 Ohm, jeśli powyższy warunek jest spełniony, a moc transformatorów i generatorów zasilających sieć nie przekracza 100 kVA, wliczając w to sumaryczną moc transformatorów i (lub) generatorów pracujących równolegle.

W przypadku instalacji o napięciach powyżej 1 kV powyżej 1 kV rezystancja uziemienia musi odpowiadać:

0,5 oma przy skutecznie uziemionym punkcie zerowym (tj. przy dużych prądach ziemnozwarciowych);

250 / Iz, ale nie więcej niż 10 omów z izolowanym punktem neutralnym (tj. przy niskich prądach ziemnozwarciowych) i pod warunkiem, że uziemnik jest używany tylko do instalacji elektrycznych o napięciach powyżej 1000 V.

W tych wyrażeniach Iz jest znamionowym prądem ziemnozwarciowym.

Podczas pracy może wystąpić wzrost rezystancji na rozprzestrzenianie się prądu przewodu uziemiającego powyżej obliczonej wartości, dlatego konieczne jest okresowe monitorowanie wartości rezystancji przewodu uziemiającego.

Pętla uziemienia

Pętla uziemienia to klasycznie zespół pionowych elektrod o niewielkiej głębokości połączonych poziomym przewodem, zamontowanych w pobliżu obiektu w stosunkowo niewielkiej wzajemnej odległości od siebie.

Jako elektrody uziemiające w takim urządzeniu uziemiającym tradycyjnie stosowano kątownik stalowy lub wzmocnienie o długości 3 metrów, które wbijano w ziemię młotem kowalskim.

Jako przewód łączący zastosowano taśmę stalową 4x40 mm, która została umieszczona we wcześniej przygotowanym rowie o głębokości 0,5–0,7 metra. Przewód połączono z zamontowanymi uziomami za pomocą spawania elektrycznego lub gazowego.

Aby zaoszczędzić miejsce, pętla uziemienia jest zwykle „składana” wokół budynku wzdłuż ścian (po obwodzie). Patrząc na ten uziom z góry, można powiedzieć, że elektrody są zamontowane wzdłuż obrysu budynku (stąd nazwa).

Pętla uziemienia jest więc elektrodą uziemiającą, składającą się z kilku elektrod (grupy elektrod) połączonych ze sobą i montowanych wokół budynku wzdłuż jego obrysu.