Розрахунок захисного заземлення

Мета розрахунку захисного заземлення — визначення кількості електродів заземлювача і заземлювальних провідників, їхніх розмірів і схеми розміщення в землі, при яких опір заземлюючого пристрою розтіканню струму або напруга дотику при замиканні фази на заземлені частини електроустановок не перевищують допустимих значень.

Для розрахунку використовуються такі вихідні дані:

– найменування об'єкта, що захищається;

– стаціонарність об'єкта;

– характеристика установки (тип, вид устаткування, робочі напруги, сумарна потужність генераторів або трансформаторів, що живлять дану мережу, режим нейтралі мережі, засоби її заземлення і т. п.);

— план електроустановки із зазначенням розмірів і розміщення устаткування (рис. 7.1);

Рис. 7.1. Схема стаціонарного захисного обладнання:

1 — внутрішній контур; 2 — зовнішній контур; 3 — заземлювачі; 4 — з'єднувальна стрічка

– дані про природні заземлювачі, зокрема виміряні опори конструкцій розтіканню струму, що допускаються ПУЕ для використання як заземлювачі. Якщо виміряти опір природного заземлювача неможливо, то необхідно мати відомості про його конфігурацію, розміри, матеріали, глибину закладання в землю й інші дані, необхідні для визначення його опору розрахунковим методом;

– питомий електричний опір землі на ділянці розміщення заземлювача, отриманий безпосередньо вимірюванням і характеристика погодних умов під час вимірів. При неможливості проведення вимірів необхідно знати тип землі і ступінь її неоднорідності в залежності від глибини. Необхідно визначити ознаки кліматичної зони, у межах якої споруджується заземлювач;

– вид, форма, розміри, матеріал електродів і заземлювальних провідників, призначених для спорудження штучного заземлювального пристрою (розміри заземлювачів (стержнів): довжина стержня (труби) l (рис. 7.2), діаметр стержня (труби) d, товщина стінки труби S_m, відношення відстані між стержнями до їх довжини L/l; розміри горизонтального заземлювача (з'єднувальної стрічки); довжина L_З, ширина стрічки b_C глибина закладання вертикальних заземлювачів h_B);

– розрахунковий струм замикання на землю для електроустановок напругою понад 1 кВ.

Розташування заземлювачів попередньо приймають за чотирикутним контуром при кількості стержнів від 4 до 100 або в один ряд при кількості стержнів від 2 до 20 (рис. 7.1).

Рис. 7.2. Схема позначення розмірів для розрахунку захисного заземлення:

1 – заземлювач: 2 – з'єднувальна стрічка; h_B – глибина закладання вертикальних заземлювачів; L – відстань між заземлювачами; t – відстань від середини заземлювача до поверхні грунту; l – довжина заземлювача (стержня або труби); b_c – ширина стрічки

Послідовність розрахунку. Визначається характеристика оточуючого середовища у виробничому приміщенні.

Визначається R – допустимий опір розтікання струму в заземлювальному пристрої(табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Найбільші допустимі значення опорів заземлювальних

пристроїв, в електроустановках

Характеристика установок	Найбільший допустимий опір защемлюваного пристрою, Ом
Електроустановки напругою до 1000 В
1.Захисне заземлення в установках з великими струмами замикання на землю (500 А та більше) 2.Захисне заземлення в установках з малими струмами замикання на землю (до 500 А): – без компенсації ємнісних струмів при використанні заземлювального пристрою: а) для електроустановок до 1000 В; б) лише для установок понад 1000 В; – з компенсацією ємнісних струмів: а) до заземлювального пристрою не приєднані апарати, котрі компенсують ємнісний струм; б)апарати котрі компенсують ємнісний стрим. 3. Установки з глухим заземленням нейтралі при лінійних напругах, й: а) генераторів або трансформаторів: 660 380 220 б) повторне заземлення нульового робочого проводу повітряної лінії електропередачі (ПЛ); 660 380 220 в) всі повторні заземлення нульового робочого проводу ПЛ (сумарний опір): 660 380 220 4. Установки з ізольованою нейтраллю: а) захисне заземлення при потужності гене­раторів та трансформаторів 100 кВА і менше б) те ж в інших випадках в) заземлення гаків та штирів фазових про­водів, встановлених на залізобетонних опорах, а також арматури цих опор г) заземлення металевих відтяжок опор в мережах з ізольованою нейтраллю, закріплених нижнім кінцем на висоті менше ніж 2,5 м від землі	0.5 125/І, але не більше 10 (І – розрахунковий опір замикання на землю, А) 250/І, але не більше 10 (І – розрахунковий опір замикання на землю, А) 125/І, але не більше 10 (І – розрахунковий опір замикання на землю, котрий виникає при відключенні найбільш потужного з компенсуючи апаратів, але не менше 30 А) 125/І, але не більше 10 (І приймають рівним 1.25 номінального струму компенсуючи апаратів) 2 4 8 15 30 60 5 10 20 10 4 50 10

Визначається ρ_ТАБЛ. – приблизне значення питомого опору грунту, яке рекомендується для розрахунку (табл. 7.2.).

Визначається значення К_С.В. – коефіцієнта сезонності для вертикальних заземлювачів за даною кліматичною зоною.

Визначається значення К_С.Г. – коефіцієнта сезонності для горизонтального заземлювача за заданою кліматичною зоною (табл.. 7.2., 7.3.).

Таблиця 7.2

Приблизні значення питомих електричних опорів різних грунтів та води, Ом *м

Грунт, вода	Можливі межі коливань, ρ	При вологості 10-20% до маси грунту	Рекомендоване значення для приблизних розрахунків
Глина Суглинок Чорнозем Торф Садова земля Супісок Пісок Кам’янистий Скелястий Вода: морська річкова водоймищ струмкова грунтова	8 – 70 40 – 150 9 – 53 10 – 30 30 – 60 150 – 400 400 – 700 500 – 800 104 – 107 0,2 – 1,0 10 – 100 40 – 50 10 – 60 20 – 70	40 100 20 20 40 300 700 – – – – – – –	40 100 20 20 40 300 700 – – 1,0 80 50 60 50

Примітки: 1. Питомий електричний опір грунту є опір куба грунту з ребром 1 м.

2. При малому відсотку вмісту вологи в грунті можливі більші значення опорів.

3. Питомі опори грунтів коливаються протягом року, що враховують при розрахунках введенням так званих сезонних коефіцієнтів опорів грунту (табл. 7.4)

Таблиця 7.3