8.9.3. Определение требуемого сопротивления искусственного заземления

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

,Ом

где R_u- требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом.; Rз - требуемое ГОСТом Р 50571.3-94 сопротивление заземляющего устройства,Ом; R_е - общее сопротивление естественных заземлителей, Ом.

8.9.4. Определение основных параметров заземлящего устройства

1. Выбираем форму и геометрические размеры 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.

Заземлители и заземляющие проводники, проложенные в земле, должны иметь размеры не менее приведенных в таблице 8.16:

Таблица 8.16. - Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения	Толщина стенки, мм
Сталь черная	Круглый:
	для вертикальных заземлителей	16	-	-
	для горизонтальных заземлителей	10	-	-
	Прямоугольный	-	100	4
	Угловой	-	100	4
	Трубный	32	-	3.5
Сталь оцинкованная	Круглый:
	для вертикальных заземлителей	12	-	-
	для горизонтальных заземлителей	10	-	-
	Прямоугольный	-	75	3
	Трубный	25	-	2
Медь	Круглый	12	-	-
	Прямоугольный	-	50	2
	Трубный	20	-	2
	Канат многопроволочный	1.8*	35	-
	* Диаметр каждой проволки.

2. Выбираем размещение заземлителей.

По расположению относительно заземленных корпусов заземлители делится на выносные и контурные. Выносные заземлители располагаются на некотором удалении от заземляемого оборудования, а контурные - по контуру вокруг заземленного оборудования. Устраивать выносные заземлители рекомендуется в следующих случаях: при невозможности по каким-либо причинам разместить заземлитель на защищаемой территории (вблизи оборудования); при весьма высоком сопротивлении грунта в данном месте л наличии вне этой территории мест со значительно большей проводимостью земли; при рассредоточенном расположении защищаемого оборудования. При этом в зависимости от характера участка размещения заземлители могут располагаться в один ряд, по прямоугольнику и т.д.

Для уменьшения колебания величин сопротивления заземлителей, связанных с изменением температур, заземлители располагаются ниже уровня земли не менее чем на 0,5-0,8 м.

3. Определяем сопротивление одиночного заземлителя (стержень, полоса и т.д.).

Таблица 8.17 - Формулы для вычисления сопротивлений некоторых одиночных заземлителей (электродов) растеканию тока в однородной земле

Тип заземлителя	Схема	Формула	Условия применения
1	2	3	4
Шаровой в земле
Полушаровой у поверхности земли			-
Стержневой круглого сечения (трубчатый) или уголковый у поверхности земли			См. примеч. 2
То же в земле			См. примеч. 2
Протяжённый на поверхности земли (стержень, труба, полоса, кабель и т.п.)			См. примеч. 3
То же в земле			См. примеч. 3
Кольцевой на поверхности земли			См. примеч. 3
То же в земле			См. примеч. 3
			См. примеч. 3
b a Прямоугольная пластина на поверхности земли			-
a a Квадратная пластина на поверхности земли			-
D Круглая пластина на поверхности земли			-
Круглая пластина в земле
Круглая пластина в земле (поставлена на ребро)
То же у поверхности земли			-
Пластина в земле (поставлена на ребро)
Примечания. В формулах ρ-удельное электрическое сопротивление земли, Омм (1 Омм – сопротивление куба земли с ребром 1м); размеры - в метрах,R– в Омах. Для уголка с шириной полки bприниматьd=0,95b Для полосы с ширины bприниматьd=0,5b

Формулы для определения сопротивления и область их применения проведаны в табл.8.17 [2, 3, б].

Если сопротивление одиночного заземлителя окажется больше требуемого сопротивления, заземляющего устройства, т.е. если R > r_u. или R>Rз при отсутствии естественных заземлителей, то необходимо использовать несколько заземлителей, соединенных параллельно.

4. Определяем потребное число заземлителей без учета их взаимного экранирования:

n*=R/Ru

где n - потребное число заземлителей без учета их взаимного экранирования;

 - коэффициент использования заземлителей, учитывающий их взаимное экранирование, зависящий от размеров и расположения заземлителей.

5. Выбираем расстояние между заземлителями L из отношения

Для заземлителей, расположенных у поверхности земли (временных), рекомендуется приниматьC= 3, а для углубленных стационарных заземлителей С=1

6. Определяем коэффициент использования заземлителей при числе стержней п. и при принятом отношении С . Значения этих коэффициентов приведены в табл. 8.18 [2-4,б] и 58.19[2-4].

Таблица 8.18 - Коэффициенты использования _с вертикальных стержневых заземлителей (стержней, уголков и т.п.)

Число заземли- телей	Отношение расстояний между заземлителями к их длине
	1	2	3	1 2 3
	Заземлители размещены		в ряд	Заземлители размещены по коитуру
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	0,55 0,68 0,71
20	0,48	0,67	0,76	0,47 0,63 0,66
40	-	-	-	0,41 0,58 0,64
60	-	-	-	0,39 0,55 0,64
100	-	-	-	0,36 0,52 0,62

Таблица 8.19 - Коэффициенты использования _с.с параллельно уложенных полосовых заземлителей (ширина полосы b= 20-40 мм, глубина заложения t = 30-80 см)

Длина каждой полосы, м	Число параллельных полос	Расстояние между параллельными полосами, м
		1	2.5	5	10	15
	2	0,63	0,75	0,83	0,92	0,96
	5	0,37	0,49	0,60	0,73	0,79
15	10	0,25	0,37	0,49	0,64	0,72
	20	0,16	0,27	0,39	0,57	0,64
	5	0,35	0,45	0,55	0,66	0,73
25	10	0,23	0,31	0,43	0,57	0,66
	20	0,14	0,23	0,33	0,47	0.57
	2	0,60	0,69	0,78	0,88	0,93
	5	0,33	0,40	0,48	0,58	0,65
50	10	0,20	0,27	0,35	0,46	0,53
	20	0,12	0,19	0,25	0,36	0,44
	5	0,31	0,38	0,45	0,53	0,58
75	10	0,18	0,25	0,31	0,41	0,47
	20	0,11	0,16	0,22	0,31	0,38
	5	0,30	0,36	0,43	0,51	0,57
100	10	0,17	0,23	0,28	0,37	0,44
	20	0,10	0,15	0,20	0,28	0,345
	5	0,28	0,32	0,37	0,44	0,50
200	10	0,14	0,20	0,23	0,30	0,36
	20	0,088	0,12	0,15	0,215	0,265

7. Определяем необходимое количество заземлителей с учетом их взаимного экранирования

n_э =R/Ru*

Учитывая то, что заземдители соединяются между собой стальной полосой, которая является дополнительным заземлителем, количество заземлителей можно уменьшить. Прячем, чем длиннее соединительная стальная полоса, тем на большее число можно уменьшить рассчитанное выше необходимое количество заземлителей.

8. Определяем расчетное сопротивление при принятом числе заземлителей п_э.п

9. Определяем длину соединительной полосы: L_с..п = 1,05 L ( n_эп- 1) - при расположении заземлителей в ряд;

L_сп = 1.05 L* п_эп. - при расположении заземлителей по контуру.

10. Определяем сопротивление растеканию тока в соединительной полосе R_{c п} по соответствующей формуле табл. 8.17.

11. Определяем коэффициент использования  _п для соединительной полосы при п_э.п и принятом отношении С . Значения этого коэффициента приведены в табл. 8.20[2-6].

Таблица 8.20 - Коэффициенты использования  _п горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные стержневые заземлители (стержни, утолки и т.п.)

Число стержневых заземлителей	Отношение расстояний между стержневыми заземлителями к их длине.
	1	2	3	1	2	3
	Заземлители размещены в ряд			Заземлители размещены по контуру
2	0,85	0,94	0,96	-	-	-
4	0,77	0,89	0,92	0,45	0,55	0,70
6	0,72	0,84	0,88	0,40	0,48	0,64
10	0,62	0,75	0,82	0,34	0,40	0,56
20 40	0,42	0,56	0,68	0,27 0,22	0,32 0,29	0,45 0,39
60	-	-	-	0,20	0,27	0,36
100	-	-	-	0,19	0,23	0,33

12. Определяем расчетное сопротивление соединительной полосы с учетом взаимного экранирования

Где n_п – число параллельно уложенных полос.

13. Определяем общее расчетное сопротивление в заземлителях и соединительной полосе ________1________

R о.расч= 1/Rрасч+1/Rрасч.п.

Если Rо.расч >R_u или Rо.расч>Rз при отсутствии естественных заземлителей, то принятое количество заземлителей n_{э п} необходимо увеличить и снова определить Rо.расч и наоборот.

Список литературы

1. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабже нию промышленных предприятий: Учебное пособие для ВУЗов./А.А.Федоров,Л.Е.Старкова.- М.: Энергоатомиздат,1987.-368с.

2. Заземляющие устройства электроустановок.Справочник./Р.Н.Карякин ;М.: «Энергосервис»,200.-276 с.

3. СТП ПермПИ. Виды учебных изданий. Курсовой проект. Курсовая работа. Общие требования. Пермь: Ротапринт ППИ, 1990.-28 с.

4. Средства защиты в машиностроении:Расчет и проектирование: Справочник/С.В.Белов,А.Ф.Козьяков,О.Ф.Партолин и др.; Под ред. С.В.Белова.-М.:Машиностроение,1989.-368с.

5. Электротехнический справочник.-4-е издание,испр./И.И.Алиев,М.:ИП РадиоСофт,2002.-384 с.

6. Правила устройства электроустановок.-7-е издание-М.:Издательство НЦ ЭНАС,2002.-184 с.

7. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для ВУЗов.-4-е изд.,перераб. и доп./А.А.Федоров,В.В.Каменева,М.:Энергоатомиздат,1984.472 с.

8. ГОСТ Р 50571.1-93(ГОСТ 30331.1-95)Электроустановки зданий.Основные положения

9. ГОСТ Р 50571.2-94(МЭК 364-3-93)Электроустановки зданий.Часть3.Основные характеристики

10. ГОСТ Р 50571.3-94(ГОСТ 30331.3-95)Электроустановки зданий.Часть 4.Требования по обеспечению безопасности.Защита от поражения электрическим током