Задача № 1. Рассчитать искусственное защитное заземление для участков, в которых проводится испытание электрооборудования. Электропитание осуществляется от силовых трансформаторов напряжением 380 В. Нейтраль трансформаторов изолирована. Контроль сопротивления изоляции постоянный. Исходные данные: тип грунта, тип заземлителя и глубина заложения заземлителя, t. Исходные данные приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование	Варианты
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 .Грунт ртаб Ом	Глина	Чер-нозём	Супе­сок	Торф	Песок	Супе­сок	Торф	Каме­нис­тый	Ска-ЛИС-ТЫЙ	Глина
2.Длина круглых (прутковых) заземлителей, м	5,0	4,5	5	4,8	4,5
З.Диаметр круглых (прутковых) заземлителей. мм	15	10	25	12	16
4.Размер уголка, см х см						4x4	5x5	6x6	4,5х 4,5	5,5х 5,5
5.Длина уголков,м						3	2,8	3	2,8	2,5
6. Мощность силового трансфор­матора, кВА	220	130	350	30	180	320	80	30	560	320

Глубина заложения заземлителя t для всех вариантов равна 0,8 м

Указания к решению задичи.

Расчет защитного заземления производится с целью определения основных параметров заземляющего устройства, т.е. числа, размеров, и размещения одиночных заземлителей и заземляющих проводников, при которых напряжения прикосновения и шага во время замыкания одной из фаз на заземленный объект не превышали бы допустимых значений.

Расчет производится в следующей последовательности.

Защитное заземление

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) и ГОСТу 12.1.030-81 заземление электроустановок необходимо выполнять:

1. При напряжении выше 50 В переменного и выше 120 В постоянного тока во всех случаях.

2. При номинальных напряжениях выше 25 В переменного тока и 60 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях

3. При всех напряжениях переменного и постоянного тока – во взрывоопасных (установках) помещениях»

Расчет защитного заземления производится с целью определения основных параметров заземляющего устройства, т.е. числа, размеров и размещения, одиночных заземлителей в заземляющих проводов, при которых напряжения шага и прикосновения в период замыкания одной из фаз на заземленный объект не превышали бы определенных значений.

Расчет производят в такой последовательности. Определяют:

1) исходные данные для расчета;

2) требуемое сопротивление заземляющего устройства;

3) требуемое сопротивление, искусственного заземлителя;

4) основные параметры заземляющего устройства.

Определение исходных данных для расчета

К исходным данным относятся:

а) характеристика электроустановки, для которой рассчитывается заземление, т.е. тип установки, виды основного электрооборудования, рабочее напряжение установки и т.д.;

б) расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента

_расч=_табл *

где _табл удельное сопротивление грунта, полученное из справочной литературы. Приближенные значения удельных электрических сопротивлений приведены в табл.2[1] - климатический коэффициент, значения которого при- ведены в табл.3 [2-6];

в) сведения об естественных заземлителях, т.е. какие сооружения могут быть использованы для этой цели и их сопротивления растеканию тока. В качестве естественных заземлителей могут применяться: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов для горючих газов и жидкостей и трубопроводов с антикоррозийным покрытием; обсадные трубы артезианских скважин; металлические конструкции и арматура железобетонных конструкций зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, и т.д.

В установках до 1000 В и выше естественные заземлители могут использоваться без искусственных, если они обеспечивают требуемое Правилами сопротивление заземляющего устройства.

Сопротивление естественных заземлителей необходимо определять путем непосредственного измерения или по формулам, выведенным для искусственных заземлителей аналогичной формы, или по специальным формулам.

Таблица 2

Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов и воды (См*м)

Наименование	Возможные пределы колебаний	Значения, рекомендуемые для приближенных расчетов
Песок	400-700 и более	700
Супесок	150-400 и более	300
Суглинок	40-150	100
Глина	8-70	40
Садовая земля	-	40
Значительный слой глины (7-10м) глубже гравий, скала	-	70
Каменистая глина (верхний слой глины 1-3м) ниже гравий или каменистый хрящ	-	100
Чернозем	9,6-30	20
Торф	-	20
Мергель, известняк, крупнозернистый песок с валунами, скалы, валуны	-	1000-2000
Морская вода	0,2-1	1
Речная вода (на равнинах)	-	50

Таблица 3

Признаки климатических зон и значения климатического коэффициента 

Характеристика климатической зоны и тип электрода	Климатические зоны СССР
	1	2	3 4
Признаки климатических зон:
средняя многолетняя низшая температура(январь) , ос	-20-15	-14-10	-100 0+5
средняя многолетняя высшая температура (июль), ос	+16+18	+18+22	+22+24 +24+26
среднегодовое количество осадков, см	40	50	50 30-50
продолжительность замерзания вод в днях	170190	150 100 0
Значения коэффициента  :
вертикальные электроды длиной 2-3м при глубине заложения вершин 0,7-0,8 м	1,65	1,45	1,3 1,1
то же при длине электродов 5 м	1,35	1,25 1,15 1,1
Горизонтальные электроды длиной 10 м при глубине заложения 0,7-0,8 м	5,5	3,5	2,5 1,5
то же при длине 50 м	4,5	3,0	2,0 1,4

Примечание: значения коэффициентов  приведены для удельных сопротивлений грунта, измеренных при нормальной влажности грунта.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА.

Действующие Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают расчет заземления исходя из заданных значений сопротивлений заземляющих устройств Rз.

Наибольшие допустимые величины Rз, установленные ГОСТом 12.I.030-81, равны [8]: для установок с рабочим напряжением до 1000 В не более 10 0 м, для установок с рабочим напряжением > 1000 В не более 250/J

Если заземляющее устройство используется одновременно для электроустановок напряжением до 1000 В и выше 1000 В, сопротивление заземления принимается равным не более 50/J

Расчетная сила тока замыкания на землю J должна быть определена для той из возможных в эксплуатации схемы сети, при которой J имеет наибольшее значение.

При удельном сопротивлении земли  , большей 500 Ом*м, допускается вводить на указанные значения R_ повышающие коэффициенты, зависящие от .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя будет меньше требуемого ГОСТа 12.1.030-81 и может быть определено из формулы для параллельно соединенных сопротивлений:

Ом

где R_u- требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом.; Rз - требуемое ГОСТом 12.I.030-81 сопротивление заземляющего устройства,Ом; R_е - общее сопротивление естественных заземлителей, См.

Принимаем по условию, что естественные заземлители отсутствуют.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗАЗЕМЛЯЩЕГО УСТРОЙСТВА

1. Выбираем форму я геометрические размерь заземлителей.

В качестве искусственных заземлителей применяются:

а) углубленные заземлители - полосы или круглая сталь, укладываемые горизонтально на дно котлована по периметру фундаментов;

б) вертикальные заземлители - стальные стержни или угловая сталь (длина стержневых электродов должна быть 4,5-5 м, электродов из угловой стали - 2,5-3 м);

г) горизонтальные заземлители - круглая сталь или стальные полосы.

Горизонтальные заземлители применяют для связи между вертикальными заземлителями и как самостоятельные.

Стальные заземлители должны иметь размеры не менее приведенных ниже:

Таблица 4.