PRACTICAL LESSON 3

Calculations of the earthing

Purpose: To masterize the engineering computation, methods of earthing, its design and, arrangement; to gain acquire skills for activity with the normative documents on electrical safety.

Task: To find the number of earthing electrodes, the length of a connecting band and the sizes of earthing grid.

1. Contents of lesson

1. Calculation of ground devices for electric sets with voltage up to 1000 V.

2. Calculation of ground devices for protection against static electricity.

3. Calculation of step voltage on the ground at fault to ground.

2. Preparation for class

1. Learn a lecture "Step voltage", "Protective ground" [2,p.160-168]; [3, p. 67-78]; [4, p. 26-29; p. 45-60]; [5, p. 183-185; p.191-195]; [10, p. 65-88]

3.Typical problems solution

Problem 1. Find indispensable number of earthing rods for protection against static electricity provided that single earthing electrode the steel rod, diameter d = 38 mm, length l = 2,0 m, driven into the ground (soil - sand) at the depth of H₀ = 0,5 m is used. The distance between rods' is a = 2,0 m.

3.1. Hints to the problem 1

3.1.1. Let us assume the resistance of sand is ρ=7•10² Ω·m

(tab. 3.1). Depth of location:

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ 3

Розрахунок заземлень

Мета заняття. Засвоїти Інженерні методи розрахунку заземлень, їхнє улаштування, розміщення й набути навички роботи з нормативними документами з електробезпеки.

Завдання. Визначити кількість заземлювачів, довжину сполучної смуги і розміри контуру заземлення.

1. Зміст заняття

1. Розрахунок заземлювальних пристроїв для електроживильних установок з напругою до 1000 В.

2. Розрахунок заземлювальних пристроїв для захисту від статичної електрики.

3.Розрахунок крокової напруги на поверхні землі при замиканнях току на землю

2. 2. Самостійна підготовка до заняття

1. Вивчити лекційний матеріал тем "Захисне заземлення" і літературу [1, c.20-32]; [2, с. 160-168]; [3, с.67-78]; [4, с.26-29; с.45-60]; [5, с. 159-173]; [10, с. 160-174].

3.Розв'язування типових задач

Задача 1. Визначити необхідну кількість заземлювачів для захисту від статичної електрики, що Ом. Як одиночний заземлювач використовують стрижень сталевий, діаметром d = 38 мм, завдовжки l = 2,0 м, забитий від поверхні землі (ґрунт - пісок) на глибину Но = 0,5 м. Відстань між стрижнями а = 2,0 м.

3. 1. Вказівки до розв'язування задачі 1

3.1.1. Питомий опір піску приймають р = 710²0м·м (табл. 3.1). Глибина закладення

3.1.2. Resistance of a single rod earthing electrode

Ratio a/1 = 1.

T he number of earthing rods n at the a factor of η = 0.75 (Taken from the tab. 3.2)

Let us assume the number of rods connected by welded strip equale to, n = 4.

Table 3.1

Specific resistance

Soil	Specific resistance, ρ, Ω·m·102	Soil	Specific resistance, ρ, Ω·m·102
Sand	7(4-10)	Clay	0,4 (0,8 – 0,7)
S-sand	3(1,5-4}	Peat	0,2 (0,05 – 0,3)
Black earth	2(0,09-5,3)	Fresh water	0,5(0,1-1,0)
Loam	1(0,4-1,5)	Sea water	0,01 (0,002-0,01)

3.1.2. Опір одиночного стрижневого заземлювача розраховують за формулою

В ідношення а/l = 1,

Кількість заземлювачів п при коефіцієнті η = 0,75 (табл. 3.2) визначають за формулою

Кількість труб, сполучених смугою зварюванням, приймають n = 4.

Таблиця 3.1

Питомі опори

Ґрунт	Питомий опір ρ, Ом·мІ02	Ґрунт	Питомий опір ρ, Ом·м·І02
Пісок	7(4-10)	Глина	0,4 (0,8 - 0,7)
Супісок	3(1,5-4)	Торф	0,2 (0,05 - 0,3)
Чорнозем	2(0,09-5,3)	Вода річкова	0,5(0,1-1,0)
Суглинок	1(0,4-1,5)	Вода морська	0,01(0,002-0,01)

Table 3.2

Operating ratios of using of single grounding electrodes

The number of rods(bares) of a grid At a / l = 1
3	0,75	0,50
4	0,65	0,45
6	0,60	0,40
10	0,55	0,35
20	0,50	0,25
40	0,40	0,20

Problem 2. Find the number of earthing electrodes and the length of connecting strip of the grounding mat device for protection against static electricity at the airplanes parking area. Resistance of the grid R_e ≤ 100 Ω. A single earthing electrode is a steel angled bar, its shelf b = 40 mm, length l = 2.0 m, depth of location H = 2.5 m (soil -sand). The distance between the bars is a = 2.0 m (ratio a / l = =1). The bars are connected with a steel strip 40 x 40 mm by welding.

Таблиця 3.2