3 Расчетная часть

Расчет защитного заземления имеет целью определить необходимое чис­ло вертикальных электродов при принятых их размерах и размещении на плане электроустановки, длину соединительной полосы, исходя из условия, что об­щее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не превысит до­пустимых ПУЭ-2000 значений R₃.

Для расчета необходимы следующие исходные данные.

0. Характеристика электроустановки – рабочее напряжение, мощность питающих трансформаторов, расчетный ток заземления на землю.

2. Форма и размеры вертикальных электродов, глубина их погружения в землю, размеры соединительной полосы и план размещения заземлителей.

3. Удельное сопротивление грунта на участке, где будут установлены электроды, а также климатическая зона района.

0. Сведения о возможности использования естественных заземлителей. Расчет производится в следующем порядке.

1. На основании исходных данных, и в соответствии с требованиями ПУЭ, определяется допустимое нормативное сопротивление заземляющего устройства (табл. 1.1).

2. Определяется расчетное значение удельного сопротивления грунта для вертикальных электродов и горизонтальной соединительной полосы:

ρ^в_рас=ρ_гр* Ψ_в

ρ^г_рас=ρ_гр*Ψ_в

где ρ_гр – удельное сопротивление грунта (принимается в зависимости от грунта, приложение 1);

Ψ_в и Ψ_г – коэффициент сезонности, учитывающий климатическую зону (принимается по приложению 2).

3. Рассчитывается сопротивление одиночного заземлителя по соответст­вующей формуле (приложение 3) в зависимости от типа заземлителя.

4. Определяется в первом приближению необходимое количество верти­кальных электродов

Если число не целое, то оно округляется в большую сторону.

5. Находятся коэффициент использования η_в вертикальных электродов для найденного числа гм электродов с учетом расположения электродов и от­ношения расстояния между электродами к их длине (приложение 4).

6. Определяется сопротивление группы вертикальных электродов:

5. Определяется длина горизонтальной соединительной полосы L_n. Длина полосы принимается L_n = 1,05∙a∙n₁-для электродов, расположенных по контуру; L_n = 1,05∙a∙(n₁-1) – для электродов, расположенных в ряд.

6. По формулам, приведенным в приложении 3, вычисляется сопротивле­ние растеканию тока соединительной полосы R¹_n.

9. Находится коэффициент использования η_г горизонтальной соедини­ тельной полосы для найденного числа n₁ электродов (с учетом отношения рас­стояния между электродами к их длине и учетом размещения электродов (при­ложение 5)).

10. Вычисляется сопротивление соединительной полосы с учетом коэф­фициента использования:

11. Результирующее сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства равно

12. Сравнивается вычисленное значение R_зу с допустимой величиной R₃. Если R_зу ≤ R₃, то оставляют число n₁. Если R_зу > R₃, то увеличивают n₁ до n₂ (принимают п₂ = n₁+ (1…3)) и расчет повторяют для п₂ с пункта 5. Если и при n₂ имеет место R_зу > R_{3 ,}то методом последовательного увеличения добиваются того, чтобы R_зу < R₃.

Варианты для выполнения расчета защитного заземления представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Варианты для выполнения расчета защитного заземления

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5
Напряжение электроустановки, В	380	380	600	1200	1200
Мощность питающих трансформаторов, кВА	80	120	150	500	600
Расчетный ток замы­кания на землю, I3, А	-	-	25	100	500
Форма вертикальных электродов	ТРУБА
Размеры вертикальных заземлителей, м	2	3	3	3,5	4,0
- длина
- диаметр	0,05	0,06	0,06	0,075	0,075
Глубина заложения t, м	-	0,6	0,7	0,6	0,8
Расстояние между вер­тикальными электро­дами, м	4	3	3	3,5	8,0
Форма соединительной полосы	полоса	полоса	круг­лая	круг­лая	полоса
Размеры полосы d или b, м	0,04	0,05	0,01	0,01	0,06
Род грунта	Задается преподавателем
Климатическая зона	Выбирается студентом
Конфигурация заземлителя	Выбирается студентом

KОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое действие оказывает электрический ток, проходя через организм?

2. Виды поражений электрическим током.

3. Укажите основные факторы, влияющие на исход поражения электриче­ским током.

4. Значение порогового неотпускающего тока.

5. Значение смертельного тока для человека.

6. Значение активного сопротивления тела человека, принимаемое при расчетах.

7. Что понимается под «двухфазным» и «однофазным» прикосновением?

8. Основные причины поражения электрическим током.

9. Укажите виды изоляции.

10. Минимальное сопротивление изоляция для электроустановок до 1 кВ.

11. Что понимается под защитным заземлением?

12. Принцип действия защитного заземления.

13. Область применения защитного заземления.

14. Укажите значения наибольшего допустимого сопротивления зазем­ляющего устройства.

15. Укажите виды заземлителей.

16. Каким прибором осуществляется измерение сопротивления изоляции? Его устройство и принцип действия.

17. Каким прибором осуществляется измерение сопротивления зазем­ляющего устройства? Его устройство и принцип действия.

18. В каком порядке осуществляется расчет защитного заземления?

19. Что понимается под занулением?

20. Область применения зануления.

21. Что понимается под защитным отключением?

22. Область применения защитного отключения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Приближенные значения удельных сопротивлений различных грунтов

Вид фунта	Удельное сопротивление ρгр Ом • м
	возможные пределы ко­лебаний	при влажности 10 … 20 % к весу грунту
Глина	8…70	40
Чернозем	9. ..63	20
Садовая земля	30. ..60	40
Суглинок	40. ..150	100
Супесь	150… 400	300
Песок	400… 700	700

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Признаки климатических зон и соответствующие им коэффициенты сезонности Ψ для однородного грунта

Характеристика климатической зоны и тип заземлителя		Климатические зоны СССР
		1		2		3		4
Признаки климатических зон
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С		-20. ..-15		-14. ..-10		-10. ..0		0…+5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С		+10. ..+18		+18… +22		+22… +24		+24… +25
Среднегодовое количе­ство осадков, см		40		50		50		30. ..50
Продолжительность замерзания вод, дни		190. ..170		150		100		0
Коэффициент сезонности Ψ
Вертикальные электро­ды длиной 2…3 м при глубине заложения вершин 0,5… 0,8 м	1,8. ..2,0		1,5. ..1,8		1,4. ..1,6		1,2. ..1,4
Горизонтальные элек­троды при глубине за­ложения 0,8 м	4,5… 7,0		3,5. ..4,5		2,0. ..2,5		1,5. ..2,0

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Формулы для вычисления сопротивления растеканию тока одиночных заземлений

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Коэффициенты использования η_в вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния полосы связи

Число заземли-телей	Отношение расстояния между электродами к их длине
	Электроды размещены в рад			Электроды размещены по кон­туру
	1	2	3	1	2	3
2	0,85	0,91	0,94	—	-	-
4	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78	0,85
6	0,65	0,77	0,85	0,61	0,73	0,80
10	0,59	0,74	0,81	0,56	0.68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
40	-	-	-	0,41	0,58	0,66
60	-	-	-	0,39	0,55	0,64
100	-	-	-	0,36	0,52	0,62

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Коэффициент использования η_г горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные

Отношение расстояния между вертикаль­ными элек­тродами к их длине	Число вертикальных электродов
	2	4	6	10	20	40	60	100
Вертикальные электроды размещены в ряд
1	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-	-
2	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-	-
3	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-	-
Вертикальные электроды размещены 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
3	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36		0,33

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Программа расчета на ПЭВМ