4.5 Расчет заземляющего устройства
Расчет заземляющего устройства сводится к определению числа вертикальных заземлителей и длины соединительной полосы с таким расчетом, чтобы общее сопротивление заземляющего устройства не превышало требований правил устройства электроустановок (ПУЭ). Для различных электроустановок регламентируются следующие значения сопротивления, Ом, заземляющих устройств:
Напряжением свыше 1000 В с изолированной нейтралью R = 250/I.
Напряжением свыше 1000 В с изолированной нейтралью, при использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В ..... R =250/I;
Напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью при междуфазных напряжениях; 660 В…………………2 Ом
380 В…………………4 Ом
220 В………………….8 Ом .
Напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью ... 10 Ом.
Для устройства защитного заземления используют в основном стальные некондиционные трубы диаметром 40-80 мм и длиной 2,5-3 м, соединенные между собой, полосовой сталью сечением не менее 4 на 12 мм.
Сопротивление растеканию тока R, Ом, от одиночного вертикального заземлителя погруженного на глубину hо, определяется по формуле:
(1)
где ρрасч – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом · м; принимается по табл.1 в зависимости от грунта, на котором проектируется или расположено здание, сооружение;
Таблица 1
-
Вид грунта
Расчетное удельное сопротивление при влажности 10-20 %, Ом · м
Песок
700
Чернозем
200
Суглинок
100
Глина
40
Торф
20
Гравий, щебень
2000
Каменистые почвы
4000
l – длина вертикального заземления, м;
d – наружный диаметр заземлителя, м;
h – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя
h0 – расстояние от поверхности грунта до соединительной полосы, м.
затем определяется приближенное число вертикальных заземлителей по формуле:
(2)
где Rдоп – допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом приведено в разделе данной методички в соответствии с ПУЭ.
Типы расположения заземлителей приведены на рис.1 (а, б)
а - контурное; б – рядное
По числу вертикальных заземлителей и расстоянию между ними по таблице 2,3 определяется коэффициент использования вертикальных заземлителей η.
Коэффициенты использования η заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи.
Таблица 2
-
Число труб (уголков) n
Отношение расстояния n заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи
1
2
3
2
0,84-0,87
0,90-0,92
0,93-0,95
3
0,76-0,80
0,85-0,88
0,90-0,92
5
0,67-0,72
0,79-0,83
0,85-0,88
10
0,56-0,62
0,72-0,77
0,79-0,83
15
0,51-0,56
0,66-0,73
0,76-0,80
20
0,47-0,50
0,65-0,70
0,74-0,79
Коэффициенты использования η заземлителей из труб или уголков, размещенных по контуру без учета влияния полосы связи.
Таблица 3
-
Число труб (уголков) n
Отношение расстояния n заземлителей из труб или уголков, размещенных в ряд без учета влияния полосы связи
1
2
3
4
0,66-0,72
0,76-0,80
0,84-0,86
6
0,58-0,65
0,71-0,75
0,78-0,82
10
0,52-0,58
0,66-0,71
0,74-0,78
20
0,44-0,50
0,61-0,66
0,68-0,73
40
0,38-0,44
0,55-0,61
0,64-0,69
60
0,36-0,42
0,52-0,58
0,62-0,67
100
0,33-0,39
0,49-0,55
0,59-0,65
Число вертикальных заземлителей n с учетом коэффициента использования η определяется по формуле
(3)
Сопротивление соединительной Rn, Ом, определяется по формуле без учета экранизации
(4)
где L – длина полосы, м;
в – ширина полосы.
По таблице 4, 5 определяется коэффициент использования соединительной полосы ηn.
Коэффициенты использования ηn соединительной
полосы в ряд из труб или уголков
Таблица 4
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине а/l |
Число труб (уголков) в контуре n |
||||||||
4 |
6 |
8 |
10 |
20 |
30 |
50 |
70 |
100 |
|
1 |
0,45 |
0,40 |
0,36 |
0,34 |
0,27 |
0,24 |
0,21 |
0,20 |
0,19 |
2 |
0,55 |
0,48 |
0,43 |
0,40 |
0,32 |
0,30 |
0,28 |
0,26 |
0,24 |
3 |
0,70 |
0,64 |
0,60 |
0,56 |
0,45 |
0,41 |
0,37 |
0,35 |
0,33 |
Затем вычисляется общее сопротивление заземляющего устройства Ом, по формуле:
(5)
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА
Привести аргументацию, почему в качестве технической защитной меры применено защитное заземление?
Выбрать длину, диаметр, глубину погружения вертикального заземлителя .
Определить вид грунта, в котором устраивается заземляющее устройство, и принять удельное расчетное сопротивление по табл.1.
После расчета количества вертикальных заземлителей, сопротивления соединительной полосы и определения общего сопротивления растеканию тока, выбрать схему заземляющего устройства (рядного или контурного типа) и показать на чертеже в масштабе.