4.Расчет защитного заземления

Исходные данные:

а) Рабочее напряжение установки – 3^х фазное 380В;

б) Расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента:

_расч. =_табл. *;

где _табл. =300 (Ом*м) – для супесчаного грунта;

=1.45 для II климатической зоны;

_расч. =300*1.45=435 (Ом*м);

в) Сведения об естественном заземлителе – горизонтальная железобетонная плита.

Сопротивление горизонтальной железобетонной плиты:

Rж.п.=(1.25*_расч. /4*D)*(1+D/2t),

Где D=2(а+б)/  , а ,б,t –размеры плиты (м) а=5; б=10; t=0.2 (м)

Таким образом:

Rж.п.=1.25*4.35*/(8*(5+10))*(1+2*(5+10)/2*² *0.2)=122.4 (Ом).

Определение требуемого сопротивления искусственного заземлителя

Наибольшая допустимая величина сопротивления зазаемляющего устройства Rз., установленная ГОСТом 12.1.030-81,равна: для установок с рабочим напряжением до 1000В, не более 10 (Ом).

Так как в нашем случае используется естественный заземлитель, то требуемое сопротивление искусственного заземлителя будет определяться из формулы для параллельно соединенных сопротивлений:

Ru=Re*Rз/(Re-Rз) (Ом); где:

Ru – требуемое сопротивление искусственного заземлителя (Ом);

Rз – требуемое ГОСТом 12.1.030-81 сопротивление

заземляющео устройства (Ом);

Re – общее сопротивление естественных заземлителей (Ом).

Тогда Ru=122.4*10/(122.4-10)=14 (Ом)

Определение основных параметров заземляющего устройства

В результате практических исследований были получены хорошие результаты при использовании вертикальных зазаемлителей из стальных стержней:

• длина стержня L=4.5 (м);

• диаметр стержня d=2 (см);

при этом с расположением верхнего конца стержня ниже уровня земли на 80 см. для наименьшего влияния температурного режима (температурных колебаний) верхних слоев земли на сопротивление заземлителя.

Тогда t=t₀ +L/2=0.8 +4.5/2=3.05 (м)

Сопротивление одиночного заземлителя:

R=_расч/2L(ln2L/d+0.5ln(4t+L)/(4t-L))= =435/2*4.5*(ln2*4.5/0.02+0.5ln(4*3.05+4.5)/(4*3.05-4.5))=

=435/2*4.5*(6.1+0.39)=99.8 (Ом).

Так как RRu, то необходимо использовать несколько заземлителей, соединенных параллельно.

Потребное число заземлителей

Потребное число заземлителей без учета их взаимного экранирования:

n*=R/Ru;

выбираем расстояние между заземлителями l из условия соотношения:

с=l/L,

где с=1 для углубленных зазаемлителей.

Тогда l=c*L=1*4.5=4.5 (м).

Коэффициент использования заземлителей при числе стержней n=10 и при с=1: _с =0.59

Расчетное сопротивление заземлителей:

R_расч. R/n_з.п. *; где

n_з,п. =R/Ru* - необходимое количество заземлителей с учетом их взаимного экранирования ;

n_{з. п}=99.8/11*0.59=16 (шт).

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

Принимаю n_з.п =8;

Тогда R_расч. =R/ n_з.п =99.8/8*0.65=35.1 (Ом)

Сопротивление соединительной полосы

Длина соединительной полосы:

L_с.п. =1.05*L(n_з.п –1)=1.05*4.5*(8-1)=33.6 (м).

Сопротивление растеканию тока в соединительной полосе:

R_с.п. =_расч /2 L_с.п. *ln(2* L_с.п.² )/b*t; где

b – ширина соединительной полосы (м);

t – глубина расположения соединительной полосы в грунте (м);

R_с.п. =435/2*33.6*ln(2*33.6² /0.05*0.8)=29.4 (Ом).

Коэффициент использования для соединительной полосы определяется по (14 ,табл.6) при данном n_з.п =8 и отношении с=1:

_п. =0.72.

Расчетное сопротивление соединительной полосы с учетом взаимного экранирования:

R_расч.п. = R_с.п./ _п n_п. =29.4/1*0.72=36.8 (Ом).

Общее расчетное сопротивление заземлителей

Общее расчетное сопротивление в заземлителях и соединительной полосе:

R_о.расч. =1/(1/ R_расч. +1/ R_расч.п. )=1/(1/33.6+1/36.8)=12.8 (Ом) 14 (Ом)