4. Расчет защитного заземления

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением, с землей при помощи заземляющего устройства. Схема защитного заземления представлена на рис.2.

R_ч

R_з

I_з

Рис. 2.Схема защитного заземления

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага.

Снижение напряжения прикосновения обеспечивается:

• уменьшением сопротивления заземляющего устройства;

• путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек и заземляемого оборудования;

Снижение шагового напряжения обеспечивается за счет равномерного распределения электродов заземлителя на площадке обслуживания.

Область применения защитного заземления:

1.Электрические сети напряжением 1000 В

1.1 переменного тока трехфазные трехпроводные с изолированной нейтральной точкой источника тока;

1.2 переменного тока однофазные двухпроводные с изолированным выводом источника тока;

1.3 постоянного тока с изолированной средней точкой источника тока.

2.Электрические сети напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной и средней точек источника тока.

Целью расчета является определение числа одиночных вертикальных электродов, длины горизонтальной соединительной полосы проектируемого заземлителя, обеспечивающих суммарное сопротивление заземлителя, отвечающего требова­ниям ПУЭ: R_{з гр} < R_{з доп}. Исходные данные представлены в табл.28

Исходные данные

№ вар иан та	Размеры стержневого электрода для расчета удельного сопроти- вления грунта, м		Заземляемое оборудование	Напр яжен ие,В	Характеристика заземлителя					Место и состояние грунта
	l	d			Тип элект- рода	Размеры электрода, м		Расстояние между электродами, , м	t0, м
						l	d
1	1,5	0,01	1 опора ЛЭП	>1000	труба	3	0,05	6	0,5		Омск, после сильного дождя

Порядок расчета.

1. Исходя из местонахождения предприятия: Омск после сильного дождя

Выберем вид почвы суглинок, ρ_изм = 130 Ом∙м

2. На основании исходных данных (табл. 28) в соответствии с требованиями ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 определить допустимое сопротивление растеканию тока R_{з доп} (табл. 30,31).

R_{з доп} = 15

3. Определить расчетное удельное сопротивление грунта ρ_{в расч} (наибольшее значение его в течение года с учетом изменения влажности) по формуле .

= 130 ∙ 1,9 = 247 Ом ∙ м

где K_св - коэффициент сезонности, учитывающий изменение сопротивления грунта с изменением его влажности для вертикальных электродов (табл.32). Признаки климатических зон приведены в табл.33.

4. В соответствии с вариантом задания определить расчетное сопротивление одиночного электрода заданного профиля R_э. Расчетные формулы приведены в табл.34. В приведенных формулах: ρ_в.расч - расчетное удельное сопротивление грунта Ом·м; l, d - длина и диаметр электрода, м (см. графы 5,6 в табл. 28); t – глубина заложения заземлителя, м; b – ширина полки уголка или горизонтальной полосы, м.

где – расстояние от поверхности земли до электрода, м ( = 0,5-0,8 м);

l – длина электрода, м.

5. Методом последовательных приближений определить число верти­кальных электродов по формуле:

где η_в – коэффициент использования вертикальных электродов (табл. 35).

Так как значение η_в, зависит от числа одиночных электродов, которое неизвестно, расчет ведется в нижеприведенной последовательности:

- принять η_в = 1 и рассчитать n_в без учета явления экранирования по формуле 30;

- выбрать схему размещения электродов (в ряд или по контуру при n > 3);

- для найденного n_в по табл. 35 с учетом схемы размещения электродов и расстояния α между ними (табл. 28) определить соответствующее значение η_в и т.д. до получения разницы между последними числами электродов меньше 1. Округлить полученное значение до ближайшего большего целого числа и определить по табл. 35 окончательное значение η_в.

Расположенные в ряд 3шт.

окончательное значение η_в = 0,73

Расположены по контуру 6 шт.

6. Определить длину горизонтальной соединительной полосы l_г. Для электродов, расположенных по контуру по формуле:

где α - расстояние между электродами, м; – число вертикальных электродов.

7. Определить расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальной соединительной полосы по формуле:

=7,2 ∙ 130 = 936

где – коэффициент сезонности для однородной земли при использовании горизонтальных заземлителей (табл. 32).

7. Вычислить сопротивление растеканию тока горизонтальной полосы без учета коэффициента использования по формуле.

=

где b₁ – ширина полосы, м (0,04м); – глубина заложения полосы, м.

м. t_г=0,5+0,02=0,52

9. Определить коэффициент использования горизонтальной полосы (табл. 36), так как при групповом заземлителе наряду с взаимоэкранированием вертикальных электродов возникает экранирование между горизонтальной соединительной полосой и вертикальными электродами.

10. Рассчитать суммарное сопротивление заземлителя из вертикальных электродов и общее сопротивление полосы , Ом.

=

= 89,09

11. Определить общее сопротивление группового заземлителя Rз гр, Ом;

Вывод: сопротивление заземления устройства соответствует правилам электроустановки т.к.