Расчет системы защитного заземления
Целью расчета заземления является определение числа и размеров вертикальных заземлителей, размеров горизонтальной соединительной полосы и размещение заземлителей, исходя из регламентированных значений допустимого сопротивления заземления R3 . Порядок расчета следующий:
- определяется по ПУЭ норма на сопротивление заземления R3 в зависимости от напряжения заземляемой электроустановки и режима нейтрали;
- вычисляется удельное сопротивление грунта ρ с учетом коэффициента сезонности kс таблица 6, характеризующего климатическую зону и состояние грунта,
где
удельное сопротивление грунта, полученное
измерением или из справочной литературы
таблица 7;
Таблица 6. Коэффициент сезонности, в зависимости от климатической зоны.
|
Климатические зоны |
|||
I |
II |
III |
IV |
|
kс стержневых электродов (l = 2-3 м, глубина заземления 0,5-0,8 м) |
1,8-2 |
1,5-1,8 |
1,4-1,6 |
1,2-1,4 |
kc протяженных электродов (глубина заземления 0,8 м) |
4,5-7,0 |
3,5-4,5 |
2,0-2,5 |
1,5-2,0 |
kc при длине стержней 5 м и глубине заземления 0,7-0,8 м |
1,35 |
1,25 |
1,15 |
1,1 |
Таблица 7. Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды ρ, Ом∙м
Грунт и вода |
Возможные пределы колебаний р |
Глина Суглинок Песок Супесок Торф Чернозем Садовая земля Каменистый грунт Скалистый грунт Вода: морская речная прудовая грунтовая в ручьях |
8-70 40-150 400-700 150-400 10-30 9-53 30-60 500-800 103-107
0,2-1 10-100 40-50 20-70 10-60 |
- выбираются размеры (длина l, диаметр dc) и глубина заложения Н0 вертикальных заземлителей;
- по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с одного вертикального заземлителя Rед. При глубине заложения Н0=0 расчет Rед ведется по схеме №1 и соответствующей ей формуле. При Н0≠0 расчет Rед ведется по схеме №2 и соответствующей ей формуле, причем расстояние от поверхности земли до середины заземлителя Н
где l - длина заземлителя;
Таблица 8. Формулы для расчета сопротивления растеканию тока с вертикального заземлителя.
№ п/п |
Тип заземлителя |
Схема |
Формула |
1 |
Стержневой у поверхности грунта |
|
|
2 |
Стержневой в грунте |
|
|
3 |
Протяженный круглого сечения на поверхности грунта |
|
|
4 |
Протяженный круглого сечения в грунте |
|
|
5 |
Протяженный полосовой на поверхности грунта |
|
|
6 |
Протяженный полосовой в грунте |
|
|
- сравнивается значение Rод с Rз если, Rод≤Rз то расчет заканчивается; если Rод>Rз, вычисляется необходимое число заземлителей
Rз принимается равным 2, 4, 8 для электроустановок напряжением 660, 380 и 220 В соответственно.
-
выбирается отношение расстояния между
заземлителями к их длине
и по таблице 9 определяется значение
коэффициента использования вертикальных
стержней ηв
при расположении электродов в ряд и по
таблице 10, при расположении электродов
по контуру;
Таблица 9. Коэффициенты использования вертикальных заземлителей из труб, уголков или стержней, размещенных в ряд
Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв |
Число электродов n |
ηв |
1 |
2 3 5 10 15 20 |
0,84 - 0,87 0,76 - 0,80 0,67 - 0,72 0,56 - 0,62 0,51 - 0,56 0,47 - 0,50 |
2 |
2 3 5 10 15 20 |
0,50 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,72 - 0,77 0,66 - 0,73 0,65 - 0,70 |
3 |
2 3 5 10 15 20 |
0,93 - 0,95 0,90 - 0,92 0,85 - 0,88 0,79 - 0,83 0,76 - 0,80 0,74 - 0,79 |
Таблица 10. Коэффициенты использования вертикальных залемлителей из труб, уголков или стержней, размещенных по контуру
Отношение расстояния между электродами к их длине а/lв |
Число электродов n |
ηв |
1 |
4 6 10 20 40 60 100 |
0,66 - 0,72 0,58 - 0,65 0,52 - 0,58 0,44 - 0,50 0,38 - 0,44 0,36 - 0,42 0,33 - 0,39 |
2 |
4 6 10 20 40 60 100 |
0,76 - 0,80 0,71 - 0,75 0,66 - 0,71 0,61 - 0,66 0,55 - 0,61 0,52 - 0,58 0,49 - 0,55 |
3 |
4 6 10 20 40 60 100 |
0,84 - 0,86 0,78 - 0,82 0,74 - 0,78 0,68 - 0,73 0,64 - 0,69 0,62 - 0,67 0,59 - 0,65 |
- вычисляется результирующее сопротивление всех вертикальных заземлителей с учетом взаимного экранирования
-определяется длина горизонтальной соединительной полосы
где а - расстояние между соседними заземлителями, вычисляемое по известному отношению а/l и величине l;
-по таблице 8 определяется сопротивление растеканию тока с горизонтальной соединительной полосы Rr . При Н0=0 расчет идет по схеме №3 или №5 в зависимости от; того, круглая (dn) или квадратная (b) полоса по исходным данным. При Н0≠0 расчет идет по схемам № 4 или №6, соответственно;
- по таблице 11 определяется значение коэффициента использования горизонтальной соединительной полосы ηг, при расположении электродов в ряд и по таблице 12, при расположении электродов по контуру;
Таблица 11 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя в ряд
Отношение расстояния между электродами к их длине – a/lв |
ηг, при числе электродов в ряд |
|||||||
4 |
5 |
8 |
10 |
20 |
30 |
50 |
65 |
|
1 |
0,77 |
0,74 |
0,67 |
0,62 |
0,42 |
0,31 |
0,21 |
0,20 |
2 |
0,89 |
0,86 |
0,79 |
0,75 |
0,56 |
0,46 |
0,36 |
0,34 |
3 |
0,92 |
0,90 |
0,85 |
0,82 |
0,68 |
0,58 |
0,49 |
0,47 |
Таблица 12 Коэффициент использования горизонтального заземлителя (трубы, уголка, полосы и т. д.) при размещении вертикального заземлителя по контуру
Отношение расстояния между электродами к их длине – a/lв |
, при числе электродов в контуре заземления |
|||||||
4 |
5 |
8 |
10 |
20 |
30 |
50 |
66 |
|
1 |
0,45 |
0,40 |
0,36 |
0,34 |
0,27 |
0,24 |
0,21 |
0,20 |
2 |
0,55 |
0,48 |
0,43 |
0,40 |
0,32 |
0,30 |
0,28 |
0,26 |
3 |
0,65 |
0,64 |
0,60 |
0,56 |
0,45 |
0,41 |
0,37 |
0,35 |
- вычисляется результирующее значение сопротивления горизонтального контура с учетом экранирования
- подсчитывается результирующее сопротивление системы защитного заземления:
- если R≤Rз, то расчет заканчивается;
- если R>Rз, необходимо изменить величину l и (или) n, а.
После этого следует провести расчет с новыми исходными данными и сравнить полученное значение R с Rз.
Задание: Выполнить расчет системы заземления в соответствие с вариантом. Номер варианта совпадает с номером по списку группы.Таблица 13. Варианты заданий для расчета.
№ |
Напряжение электроустановки, В. |
Характеристика грунта |
Климатическая зона |
l
|
dc |
Н0
|
|
dr |
b |
|
|
220 |
Глина |
I |
2 |
0,01 |
0 |
1 |
0,01 |
|
|
|
380 |
Суглинок |
II |
2.2 |
0,02 |
0,5 |
2 |
0,02 |
|
|
|
660 |
Песок |
III |
2.4 |
0,03 |
0,6 |
3 |
0,03 |
|
|
|
220 |
Супесок |
IV |
2.6 |
0,04 |
0,7 |
1 |
0,04 |
|
|
|
380 |
Торф |
I |
2.8 |
0,05 |
0,8 |
2 |
0,05 |
|
|
|
660 |
Чернозем |
II |
3 |
0,01 |
0 |
3 |
|
0,01 |
|
|
220 |
Садовая земля |
III |
2 |
0,02 |
0,5 |
1 |
|
0,02 |
|
|
380 |
Каменистый грунт |
IV |
2.2 |
0,03 |
0,6 |
2 |
|
0,03 |
|
|
660 |
Скалистый грунт |
I |
2.4 |
0,04 |
0,7 |
3 |
|
0,04 |
|
|
220 |
Глина |
II |
2.6 |
0,05 |
0,8 |
1 |
|
0,05 |
|
|
380 |
Суглинок |
III |
2.8 |
0,01 |
0 |
2 |
0,01 |
|
|
|
660 |
Песок |
IV |
3 |
0,02 |
0,5 |
3 |
0,02 |
|
|
|
220 |
Супесок |
I |
2 |
0,03 |
0,6 |
1 |
0,03 |
|
|
|
380 |
Торф |
II |
2.2 |
0,04 |
0,7 |
2 |
0,04 |
|
|
|
660 |
Чернозем |
III |
2.4 |
0,05 |
0,8 |
3 |
0,05 |
|
|
|
220 |
Садовая земля |
IV |
2.6 |
0,01 |
0 |
1 |
|
0,01 |
|
|
380 |
Каменистый грунт |
I |
2.8 |
0,02 |
0,5 |
2 |
|
0,02 |
|
|
660 |
Скалистый грунт |
II |
3 |
0,03 |
0,6 |
3 |
|
0,03 |
|
|
220 |
Глина |
III |
2 |
0,04 |
0,7 |
1 |
|
0,04 |
|
|
380 |
Суглинок |
IV |
2.2 |
0,05 |
0,8 |
2 |
|
0,05 |
|
|
660 |
Песок |
I |
2.4 |
0,01 |
0 |
3 |
0,01 |
|
|
|
220 |
Супесок |
II |
2.6 |
0,02 |
0,5 |
1 |
0,02 |
|
|
|
380 |
Торф |
III |
2.8 |
0,03 |
0,6 |
2 |
0,03 |
|
|
|
660 |
Чернозем |
IV |
3 |
0,04 |
0,7 |
3 |
0,04 |
|
|
|
220 |
Садовая земля |
I |
2 |
0,05 |
0,8 |
1 |
0,05 |
|
|
|
380 |
Каменистый грунт |
II |
2.2 |
0,01 |
0 |
2 |
|
0,01 |
|
|
660 |
Скалистый грунт |
III |
2.4 |
0,02 |
0,5 |
3 |
|
0,02 |
|
|
220 |
Глина |
IV |
2.6 |
0,03 |
0,6 |
1 |
|
0,03 |
|
|
380 |
Суглинок |
I |
2.8 |
0,04 |
0,7 |
2 |
|
0,04 |
|
|
660 |
Песок |
II |
3 |
0,05 |
0,8 |
3 |
|
0,05 |
