9. Расчет заземляющего устройства электроустановок

Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированнойнейтралью (ИН) — это значит;

— определить расчетный ток замыкания на землю (I_з) и сопротивление ЗУ (R₃);

— определить расчетное сопротивление грунта (ρ_p);

— выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

— уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

ОпределениеIзи R3

В любое время года согласно ПУЭ (9.1)

Где – сопротивление заземляющего устройства, Ом(не более 10 Ом)

– расчетный ток замыкания на землю, А(не более 500 А)

Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно:

(9.2)

Где - номинальное линейное напряжение сети, кВ;

L_КЛ, L_ВЛ— длина кабельных и воздушнных электрически связанных линий, км.

Определение ρ_p грунта

ρ_p= K_сез · ρ (9.3)

Где ρ_p- расчетное удельное сопротивление грунта Ом*м;

К_СЕЗ— коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта,

К_СЕЗ= F(климатическая зона, вид заземлителей), принимается по таблице.

Выбор и расчет сопротивления электродов.

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле:

r_в = 0,3ρ_p (9.4)

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле:

(9.5)

Где – длина полосы, м;

b – ширина полосы, м.

Уточнение числа вертикальных электродов

Необходимое число вертикальных заземлителей определяется следующим образом:

(при использовании только искусственных заземлителей);

(9.6)

Где уточненное значение коэффициента использования вертикальных заземлителей.

Произведем расчеты

Дано:

A*B = 72*18м

L_вл = 5км

L_кл = 1,1 км

ρ = 800 Ом*м (суглинок)

Климатический район — IV

Вертикальный электрод — уголок (75х75), L_в = 3 м

Вид ЗУ — контурное

Горизонтальный электрод — полоса (40х4 мм)

Требуется:

-определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей;

- показать размещение ЗУ на плане;

- определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

Решение:

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода:

По таблице 9.2 K_сез = 1,3 для IVзоны

r_в = 0,3ρK_сез = 0,3·800·1,3 = 312 (Ом)

Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ

= = 1,14 (А)

= = 201,61 (Ом)

Требуемое по НН R_з2 ≤ 4 Ом на НН.

Принимается R_з2 = 4 Ом (наименьшее из двух).

Но так как ρ > 800 Ом·м, то для расчета принимается:

= = 32 (Ом)

Определяется количество вертикальных электродов:

- без учета экранирования (расчетное)

= = 9,75

Принимается: = 10

-с учетом экранирования

По таблице 9.5 ƞ_в = 0,69 т.к. ( тип ЗУ-контурное, вид заземления - вертикальное,a/L - 2, - 10)

= = 14,49

Принимаем N_B = 16

Размещается ЗУ на плане (рис. 9.1) и уточняются расстояния, наносятся на план.Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметрузакладки равна:

L_п = (А + 2) · 2 + (В + 2) ·2 = (66 + 2) · 2 + (18 + 2) · 2 = 176 (м).

Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся — между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается NB= 16, тогда

= = 5 (м)

= = 17 (м)

где а_в — расстояние между электродами по ширине объекта, м;

а_а— расстояние между электродами по длине объекта, м;

п_в— количество электродов по ширине объекта;

п_а— количество электродов по длине объекта.

Рисунок 9.1 План ЗУ

Для уточнения принимается среднее значение отношения

(a/L) = ((a_В +а_А)/3) = ((5+17)/3) = 3,7

ȠB= 0,76 Т.К. (тип ЗУ- контурное, вид заземлителя- вертикальное,

a/L – 3,7 ,NB- 16)

ȠГ= 0,56 Т.К. (тип ЗУ- контурное, вид заземлителя-горизонтальное,

a/L – 3,7 ,NB- 16)

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов:

R_г ρK_сез.гlg = · 800 · 1,8lg = (Ом)

По таблице 9.2 K_сез.г = 1,8 для IV климатической зоны.

= = 25,66

Определяется фактическое сопротивление ЗУ:

R_з.ф= = = 12,82 (Ом)

R_з.ф < R₃

12,82 < 32

следовательно, ЗУ эффективно.

Ответ:

ЗУ объекта состоит из: N_B=16; R_з.ф=12,82 (Ом); L_B = 3 м; 75х75 мм;

а_A = 5(м); а_B = 17 (м); L_П = 176 (м); полоса — 40х4 (мм).