Практична частина Практична робота № 7 Розрахунок захисного заземлення

Мета роботи: навчитись розраховувати захисне заземлення методом коефіцієнтів використання електродів.

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

Існує два методи розрахунку заземлюючих пристроїв:

1. метод коефіцієнтів використання електродів – враховує однофазну структуру грунту та використовується для розрахунку простих заземлюючих пристроїв;

2. метод наведених потенціалів – враховує двошарову структуру грунту та використовується для розрахунку складних заземлюючих пристроїв.

Звичайно розрахунок проводиться для випадків розміщення електродів в однорідному грунті.

Розрахунок заземлення методом коефіцієнтів використання електродів

Вихідними даними для розрахунку є:

• напруга заземлюючого пристрою;

• режим нейтралі пристрою;

• значення току замикання на землю (для установок напругою вище 1000 В);

• питомий опір грунту;

• конструкція заземлюючого пристрою.

Розрахунок проводиться в наступній послідовності:

1. Визначають допустимий опір захисного заземлення (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 – Допустимі значення опору захисного заземлення в електротехнічних установках

Характеристика установок	Найбільший допустимий опір захисного заземлення, Ом
1	2
Установки напругою вище 1000 В
1. Захисне заземлення в установках з великими струмами замикання на землю ( > 500 А та більше)	0,5
2. Захисне заземлення в установках з малими струмами замикання на землю ( 500 А): - заземлюючий пристрій одночасно використовується для установок напругою до 1000 В
- заземлюючий пристрій використовується тільки для установок напругою вище 1000 В
Установки напругою до 1000 В
В загальному випадку	4

2. Визначають питомий опір грунту, у якому передбачають розміщення електродів заземлення (табл. 3.2).

3. Визначають розрахунковий питомий опір грунту з урахуванням кліматичного коефіцієнту (табл. 3.2)

( - при великій вологості грунту; - при середній вологості грунту; - при сухому грунті):

Таблиця 3.2 – Питомий опір грунту та значення кліматичного коефіцієнту

Грунт	Питомий опір , Ом∙м			Кліматичний коефіцієнт
	при вологості 10-12 % до маси грунту	можливі межі коливань	рекомендоване для розрахунків
Глина	40	8 – 70	40	1,6	1,3	1,2
Кам'янистий	-	500 – 800	-	-	-	-
Пісок	700	400 – 700	700	2,4	1,56	1,2
Садова земля	40	30 – 60	40	-	1,3	1,2
Скелястий	-	104 - 107	-	-	-	-
Суглинок	100	40 – 150	100	2	1,5	1,4
Супісок	300	150 – 400	300	2	1,5	1,4
Торф	20	10 – 30	20	1,4	1,1	1
Чорнозем	20	9 – 53	20	-	1,32	1,2

Примітка: Питомий електричний опір грунту це опір куба грунту з ребром довжиною 1 м.

. (3.1)

2. Визначають опір розтікання струму в грунті одного вертикального заземлювача .

Визначення залежить від типу заземлювача:

1. стержневий або трубчатий круглого перетину у поверхні грунту

, , (3.2)

2. стержневий або трубчатий круглого перетину у грунті

, , (3.3)

3. кутниковий у поверхні грунту

, , (3.4)

4. кутниковий у грунті

, , (3.5)

де - опір розтікання струму в грунті вертикального заземлювача, Ом;

- розрахунковий питомий опір грунту, Ом∙м;

- довжина вертикального заземлювача, м;

- діаметр вертикального заземлювача (для кутникової сталі) ;

- ширина полиці кутника, м;

- відстань від поверхні грунту до середини вертикального заземлювача, м.

2. Визначають орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів :

. (3.6)

6. Визначають коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів , який враховує ефект екранування при вибраному значенні відношення відстані між вертикальними електродами а до довжини електрода (табл. 3.3).

7. Визначають кількість вертикальних заземлювачів з урахуванням :

. (3.7)

8. Для з'єднання вертикальних заземлювачів вибирають горизонтальні заземлювачі, довжина яких визначається наступним чином:

- при розташуванні заземлювачів по контуру , м;

- при розташуванні заземлювачів в ряд , м.

Таблиця 3.3 – Коефіцієнт використання вертикальних електродів з кутникової сталі або труб (без врахування впливу полоси з'єднання)

Кількість електродів	Відношення відстані між електродами до довжини електрода
	в ряд			по контуру
	1	2	3	1	2	3
2	0,85	0,91	0,94	-	-	-
3	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78	0,85
4	0,65	0,77	0,85	0,61	0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,57	0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
40	-	-	-	0,41	0,58	0,66
60	-	-	-	0,39	0,55	0,64
100	-	-	-	0,36	0,52	0,62

9. Визначають опір горизонтального заземлювача , який залежить від типу заземлювача:

1) протяжний круглого перетину (стрижень, труба, оболонка кабелю) на поверхні ґрунту

, , (3.8)

2) протяжний круглого перетину в ґрунті

, , (3.9)

3) протяжний смуговий на поверхні грунту

, , (3.10)

4) протяжний смуговий в грунті

, , (3.11)

де - опір розтікання струму в грунті горизонтального заземлювача, Ом;

- розрахунковий питомий опір грунту, Ом∙м;

- довжина горизонтального заземлювача, м;

- діаметр горизонтального заземлювача, м;

- ширина смугової сталі, з якої виготовлено горизонтальний заземлювач, м;

- глибина розташування горизонтального заземлювача, м.

10. Визначають загальний опір заземлюючого пристрою:

, (3.12)

де - загальний опір заземлюючого пристрою, Ом;

- коефіцієнт використання горизонтального заземлювача

(табл. 3.4).

Таблиця 3.4 – Коефіцієнт використання горизонтального заземлювача , який з'єднує вертикальні заземлювачі

	Число вертикальних електродів
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальні електроди розташовані в ряд
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальні електроди розташовані по контуру
1	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20	0,19
2	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27	0,23
3	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36	0,33

Отримане значення опору заземлення не повинне перевищувати допустимого значення опору захисного заземлення за ПУЕ, тобто .