9 Расчетная часть

9.1 Расчет заземляющего устройства внешней молниезащитной системы учебного корпуса «а»

Заземлению подлежит внешняя молниезащитная система учебного корпуса «А» КубГТУ. В соответствии с [3] эту систему необходимо приравнять к электроустановкам выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью. Грунт - суглинок, _ИЗМ = 100 Омм. Заземляющее устройство расположить по контуру. К заземляющему устройству подключены 18 спусков от молниезащитной сетки, расположенной на крыше. Общая длина полосы от спусков до заземляющего устройства составляет 180 м. В качестве вертикальных стержней предполагается применить уголковую сталь размером 50х50х5 мм, длиной 3 м, в качестве горизонтальных заземлителей – стальную полосу размером 25х4 мм.

Расчет.

Определяется из [3] нормированное значение сопротивления заземления. Для электроустановок выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью в любое время года сопротивление заземляющего устройства должно быть не менее 0,5 Ом.

По формуле для стержневого заземлителя в грунте [7] определяется сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_од,Ом с учетом расчетного удельного сопротивления по формуле:

(9.1)

где d – эквивалентный диаметр вертикального заземлителя, м;

H – расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя, м;

- удельное электрическое сопротивление грунта, Ом·м;

l – длина вертикального заземлителя, м.

Эквивалентный диаметр вертикального заземлителя d,м для уголковой стали рассчитывается по формуле:

d = 0,95b; (9.2)

где b – ширина стороны уголковой стали, м.

Рассчитаем эквивалентный диаметр вертикального заземлителя по формуле (9.2):

d = 0,950,005=0,0475;

Ширина стороны уголковой стали b,м определяется по формуле:

(9.3)

где S – минимально допустимая площадь поперечного сечения уголковой стали [3];

h – минимально допустимая толщина стенки уголковой стали [3].

Рассчитаем ширину уголковой стали по формуле (9.3):

Верхний конец вертикального заземлителя должен находиться на расстоянии 0,5 м от поверхности земли [7].

Расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя H, м определяется по формуле:

(9.4)

Из исходных данных l = 3 м.

Рассчитаем расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя определяется по формуле (9.4):

.

Рассчитаем сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_од с учетом расчетного удельного сопротивления по формуле (9.1):

В соответствии с исходными данными заземлители размещаются по контуру с предварительным количеством вертикальных заземлителей

n=55 шт., расстояние между вертикальными заземлителями принимается равным а = 3 м.

На рисунке 9.1 показана схема расположения вертикальных заземлителей.

Длина полосового заземлителя l_пол, м при размещении вертикальных заземлителей по контуру определяется по формуле:

l_пол = (n +1)  а + 2l; (9.5)

Рассчитаем длину полосового заземлителя при размещении вертикальных заземлителей по контуру по формуле (9.5):

l_пол = (55+1)·3 + 2·180 = 528.

Определяются коэффициенты использования вертикальных стержней _ст и полосы _пол [8]

_ст = 0,69 (для размещения вертикальных заземлителей по контуру);

_пол = 0,45 (для размещения вертикальных заземлителей по контуру).

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
55																18
54																19
53																20
52																21
51																22
50																23
49																24
48																25
47																26
46																27
45																28
44	43	42	41	40	39	38	37	36	35	34	33	32	31	30	29

Рисунок 9.1 – Схема расположения вертикальных заземлителей

Определяется суммарное сопротивление одиночных вертикальных заземлителей по формуле [8]:

(9.6)

Рассчитаем суммарное сопротивление одиночных вертикальных заземлителей по формуле (9.6):

Определяется сопротивление соединительных полос R_пол, Ом по формуле для полосы в грунте [8]:

_(9.7)

Рассчитаем сопротивление соединительных полос R_пол по формуле (9.7) для полосы в грунте:

Определяется суммарное сопротивление соединительных полос с учетом коэффициента использования полосы _пол по формуле [8]:

(9.8)

Рассчитаем суммарное сопротивление соединительных полос с учетом коэффициента использования полосы _пол по формуле (9.8):

Определяется общее сопротивление заземляющего устройства

R_ЗУ, Ом по формуле [8]:

(9.9)

Рассчитаем общее сопротивление заземляющего устройства по формуле (9.9):

Проверяется выполнение условия:

0,42 Ом < 0,5 Ом.

Условие выполняется.

Таким образом, внешнюю молниезащитную систему учебного корпуса «А» КубГТУ в соответствии с требованиями [3] необходимо выполнить с помощью:

- вертикальных заземлителей из черной стали в виде уголков размерами 50х50х5 мм, длиной 3 м каждый, общее количество 55 шт.;

- горизонтальных заземлителей из черной стали в виде стальной полосы размерами 25х4 мм, общей длиной 162 м;

- глубина закладки в траншее – 0,5 м;

- вид прокладки – по контуру, расстояние между вертикальными заземлителями – 3 м.