14. Выбор исходных данных для расчета зануления

В помещении по сборке и наладке цифровых приемопередатчиков используется электрооборудование, питающееся от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Грунт, на котором построено здание, в котором расположено помещение для сборки и наладки изделия, является суглинком, с удельным сопротивлением: _изм=100 Ом·м, и находится оно в IV климатической зоне. Поэтому, коэффициент сезонности () при использовании для заземления вертикальных электродов длиной 2―3 м, при глубине заложения вершин 0,5―0,8 м, составляет 1,2―1,4 (выберем среднее значение =1,3). С учётом коэффициента сезонности расчётное значение удельного сопротивления грунта составит:

_расч=_изм=100·1,3=130 Ом·м.

Для реализации заземления в рассматриваемом помещении выбрано искусственное заземление, выполненное по схеме выносного. В качестве выносных заземлителей используются вертикальные электроды, изготовленные из стальных некрашенных труб диаметром 50 мм и длиной 3 м. Для связи их между собой используется полосовая сталь сечением 515 мм², которая крепится к ним с помощью сварки. Количество электродов ― 5 шт, расстояние между ними ― 5 м, закопаны они в ряд в вертикальном положении, причём их верхние концы, соединённые стальной полосой, находятся на глубине 0,7 м.

15. Расчёт основных параметров зануления

Суммарная длина соединительной полосы определяется количеством электродов и расстоянием между ними и составляет:

L=5·5-5=20 м.

Её сопротивление растеканию тока вычисляется по формуле:

R_П= , (4.1)

где L ― длина полосы, м; t ― глубина заложения полосы, м.

Подставив значения в формулу, получим

R_П==12,1 Ом (4.2)

Сопротивление растекания тока одного заземляющего стержневого электрода определяется по формуле:

R_C= , (4.3)

где l ― длина электрода, м; t―глубина заложения середины электрода от поверхности, м.

Подставив значения, получим:

R_C==42,5 Ом.

Общее сопротивление заземляющего устройства при известных R_П и R_С, с учётом взаимного экранирования (_П и _С) и числа электродов (n), вычисляется по формуле:

R_З= , (4.5)

где _П=0,84, _С=0,77, n=6 – коэффициенты взаимного экранирования.

Подставив значения, получим

R_З = =7,3 Ом.

Определим ток короткого замыкания при пробое изоляции токоведущих частей измерительных приборов. Максимальная длинна проводников от распределительного щита до рабочего места — 25 м. Исходя из потребляемой всеми приборами в помещении мощности (3 кВт) выберем сечение проводников электропроводки 3 мм². Найдём сопротивление медного проводника сечением 2 мм² и длинной 50 м:

R_n==0,037 Ом.

При таком сопротивлении проводников ток короткого замыкания будет определяться внутренним сопротивлением распределительного трансформатора. Внутреннее сопротивление трансформатора мощностью 50 кВт — R_В=0,97 Ом. Тогда ток короткого замыкания:

I_КЗ==234,5 А, (4.6)

где U_СЕТИ — напряжение сети электропитания.

Площадь заземлителя можно вычислить по формуле:

S=·Dln, (4.7)

где D ― диаметр электродов, м; l ―длина электродов, м; n ― количество электродов, шт.

Подставив все значения в (4.7), найдём, что площадь поверхности рассчитанного заземлителя составляет

S =3,14·0,05·3·5=2,3 м².

Произведём выбор сечения фазного, заземляющего, нейтрального и зануляющего проводов, чтобы не произошел их пережог в случае короткого замыкания.

В качестве зануляющего проводника от заземлителя до распределительного щита будем использовать стальную полосу сечением 515 мм². Все соединения произведены при помощи сварки. Для предотвращения коррозии под воздействием влаги внешней среды она должна быть покрыта слоем эмали. Долговременная максимальная токовая нагрузка этого проводника 1 кА.

В качестве зануляющего проводника от распределительного щита до рабочего места используется защитная труба электропроводки из стали внутренним диаметром 25 мм с толщиной стенки 2 мм, в которой необходимо провести 3 фазных провода и 1 провод нейтрали. Её токовая нагрузка также превышает 1 кА.

В качестве фазных проводов будем использовать одиночные провода типа ПВ1-провода с медной жилой сечением 3 мм² и поливинилхлоридной изоляцией (ГОСТ 6323-79). Эти провода рекомендуется применять для монтажа вторичных цепей, прокладки в трубах, пустотных каналах несгораемых строительных конструкций и для монтажа силовых и осветительных цепей в машинах и станках. Провода выпускаются промышленностью сечением от 0,5 до 95 мм². В качестве проводника нейтрали будем использовать этот же провод с тем же сечением.

Таким образом, в результате расчёта заземления установлены его параметры, а именно: вид электродов, их длина, количество и глубина заложения, суммарная длина соединительной полосы, общее сопротивление заземляющего устройства и его термическая устойчивость. Рассчитанное общее сопротивление заземляющего устройства составило 4,56 Ом, а согласно ПУЭ 7 оно не должно превышать 10 Ом при суммарной мощности трансформаторов 100 кВт и менее, т.о. устройство удовлетворяет требованиям существующих стандартов.