2.6 Розрахунок заземлення

Захисне заземлення забезпечує зниження напруги дотику при замиканні на корпус до відносно безпечних значень шляхом зменшення потенціалу заземленого обладнання, вирівнювання потенціалів підвищенням потенціалів місця, на якому стоїть людина, до значень, що близькі до потенціалу заземлених конструктивних частин обладнання [9, с.196].

Розрахунок захисного заземлення має на меті визначення основних параметрів заземлення – кількість, розміри та порядок розміщення одиночних заземлювачів та заземлюючих провідників, при яких напруга дотику та кроку в період замикання фази на заземлений корпус не перевищує допустимих значень.

Розрахунок захисного заземлення здійснюється для випадку розташування заземлювача в однорідній землі. При цьому враховується опір верхнього шару землі (шар сезонних змін), який обумовленний замерзанням або засухою грунту. Розрахунок, який заснований на коефіцієнтах використання провідності заземлювача називається способом коефіцієнтів використання. Його виконують, як при простих, так і при складних конструкціях групових заземлювачів.

При розрахунку заземлювачів в однорідній землі способом коефіцієнтів використання значення опору R захисного заземлення визначаємо в наступному порядку [6, с. 197]:

- обчислюємо необхіднийо опір пристрою заземлення R_з. Згідно ПУЕ найбільш припустимі значення R_з, складають для установок до 1000 В:

1) 10 Ом при сумарній потужності генераторів або трансформаторів, що живлять дану мережу, не більше 100 кВА;

2) 4 Ом у всіх інших випадках.

- визначаємо необхідний опір штучного заземлювача R_ш:

(2.33)

де R_е – опір розтікання природного заземлювача, Ом;

R_з – необхідний опір заземлюючого пристрою, Ом;

- обчислюємо кількість вертикальних і довжину горизонтальних електродів:

, (2.34)

де n – кількість вертикальних електродів, штук;

S – площа цеху, м²;

а^’ – задана відстань між електродами, м;

, (2.35)

де l_г – сумарна довжина горизонтальних електродів, м;

а – ширина сторони цеху, м;

b – довжина сторони цеху, м;

- розраховуємо опори розтікання вертикального R_в та горизонтального R_г електродів:

(2.36)

де ρ_роз.в – розрахунковий питомий опір землі для вертикального електрода, Ом·м;

l_в – довжина вертикальних стрижневих електродів, м;

d – діаметр електрода, мм;

t – глибина занурення в землю верхнього кінця електрода, м;

(2.37)

де ρ_роз.г – розрахунковий питомий опір для горизонтального електрода, Ом·м;

l_г – довжина горизонтальних електродів, м;

b^' – товщина горизонтального електрода, м;

- за даними таблиці 2.10 та таблиці 2.11 визначаємо коєфіцієнти використання для вертикальних та горизонтальних електродів ŋ_в та ŋ_г та з їх врахуванням обчислюємо розрахунковий опір заземлювача за виразом:

(2.38)

Таблиця 2.10 – Коєфіцієнти використання вертикальних ŋ_в електродів групового заземлення без урахування впливу смуги зв`язку

Відношення відстаней між вертикальними електродами до їх довжини а’/l	Число заземлювачів
	2	4	6	10	20	40	60	100
Електроди розміщенні по контуру
1	-	0,69	0,61	0,56	0,47	0,41	0,39	0,36
2	-	0,78	0,73	0,68	0,63	0,58	0,55	0,52

Таблиця 2.11 – Коєфіцієнти використання горизонтальних ŋ_г електродів смугового електрода, з`єднуючого вертикальні електроди групового заземлення

Відношення відстаней між вертикальними електродами до їх довжини а/l	Число заземлювачів
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальні електроди розміщенні 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

Для розрахунку заземлювача задаємось такими вихідними даними:

- виробничий цех площею S= 5000 м² з понижуючою підстанцією 10/0,4 кВ. Заземлювач передбачається виконати з вертикальних стрижневих електродів довжиною l_в = 5 м, діаметром d=12 мм і відстанню між ними а^’=5 м та горизонтальних електродів (сталева смуга перетином 440 мм) на глибині t = 0,8 м. Розрахункова величина питомого опору ґрунту у місці спорудження захисного заземлення береться з таблиці С додатка С (для чорнозема ρ=20 Ом·м). Коєфіцієнти вертикальної прокладки К_в і горизонтальної прокладки К_г приймаються з таблиці С2 додатка С(для третього кліматичного району К_в=1,3, К_г=2,5). Розрахункові питомі опори ґрунту для вертикальних і горизонтальних заземлювачів визначаються відповідно так [6, с. 104]:

Ом·м, (2.39)

Ом·м, (2.40)

Таким чином, для чорнозему:

Ом·м;

Ом·м;

У якості природного заземлювача використовуємо металеву технологічну конструкцію з опором розтікання природного заземлювача R_е =15 Ом.

Здійснюємо розрахунок у відповідності з зазначеною послідовністю [9, с. 197]:

- згідно ПУЕ необхідний опір заземлюючого пристрою складає:

R_з= 4 Ом;

- за формулою (2.33) визначеємо необхідний опір штучного заземлювача R_ш:

;

- за формулами (2.34), (2.35) обчислюємо кількість вертикальних та довжину горизонтальних електродів:

штук,

;

- за формулами (2.36), (2.37) розраховуємо опори розтікання вертикального R_в та горизонтального R_г електродів:

;

;

- за даними таблиці (2.10) та таблиці (2.11) обираємо коєфіцієнти використання для вертикальних та горизонтальних електродів ŋ_в = 0,4 та

ŋ_г = 0,21;

- обчислюємо розрахунковий опір заземлювача R за формулою (2.38):

.

Таким чином, проектований заземлювач є контурним, складається з 56 вертикальних стрижневих електродів довжиною 5 м і діаметром 12 мм та горизонтального електрода у вигляді сталевої смуги довжиною 300 м, перетином 440 мм², занурених у землю на 0,8 м.