5.2.1. Расчет защитного заземления релейного шкафа

Под защитным заземлением по­нимают преднамеренное соединение потенциально электроопасных частей, а также отключенных токоведущих частей с землёй или ее эквивалентом с целью обеспечения электробезопасности. Защитное заземление — это основная техническая мера, применяемая в сетях с изолированной нейтралью. Потенциально электроопасными считаются нетоковедущие части, доступные прикосновению человека, между которыми (или между ними и землей) при нарушении изоляции токоведущих частей относительно земли может возникнуть напряжение, превышающее предельно допустимое для человека значение напряжения прикосновения.

Расчет защитного заземления включает определение основных параметров защитного заземления (числа труб, их размещения, длины соединительных проводников), удовлетворяющих условиям безопасности. Безопасность обслуживающего персонала будет обеспечена в том случае, если напряжения прикосновения и шага не превысят соответствующих предельно допустимых величин.

Расчет заземления релейного шкафа будет выполнятся исходя из условий, при которых напряжение прикосновения и шага не превысят соответствующих предельно допустимых величин, с учетом тока замыкания I_З. Таким образом нормируют сопротивление заземления R_З релейного шкафа.

Расчет простых заземлителей выполняют в следующем порядке [18].

Зная напряжение, мощность и режим нейтрали электроустановки, определяем нормируемую величину сопротивления. При напряжении электроустановок 220/127 В сопротивление заземляющего устройства R_З8 Ом.

Выбрав нормируемую величину сопротивления заземляющего устройства, определяем расчетное удельное сопротивление грунта (суглинок, р_изм=40÷150 Ом∙м) р_расч .

Сопротивление растеканию тока заземлителей зависит от удельного сопротивления грунта, размещения заземлителей, их числа и размеров.

За расчетное удельное сопротивление грунта р_расч принимают наибольшее его значение в течение года:

р_расч=150 Ом∙м (5.1)

Величины сопротивлений заземляющих устройств нормированы при условии, что удельное сопротивление грунта р100 Ом∙м. При больших удельных сопротивлениях нормируемые величины сопротивлений заземляющих устройств увеличивают в р/100 раз. Таким образом получаем:

R_З=8∙1,5=12 Ом.

Выбрав вид заземлителя (трубчатый или стержневой у поверхности грунта), рассчитываем его сопротивление растеканию тока по формуле:

R_e=(р_расч/2∙L) ∙ ln(4∙L/d) (5.2)

где: L – длина заземлителя (1,5 м);

d – диаметр заземлителя (0,015 м).

R_e=95,3 Ом

Рассчитанное сопротивление естественных заземлителей R_e больше нормируемого R_З, поэтому определяем необходимое сопротивление искусственных заземлителей R_И по формуле:

R_И=(R_e* R_З)/( R_e- R_З) (5.3)

R_И=13,7 Ом.

Для выбранного расположения одиночного вертикального заземлителя (L=1,5 м, d=0,015 м) определяем его сопротивление R_Т:

R_Т=95,3 Ом.

Определяем число вертикальных заземлителей n с учетом коэффициента использования (n_т=3,9) и отношения расстояния а между заземлителями к их длине. Число заземлителей рассчитывают по формуле:

n=R_Т/(n_т* R_З) (5.4)

n=2.

Определив число заземлителей (n=2) и выбрав расстояние между ними (0,2 м), находим длину полосы, соединяющей трубы (L=0,6 м). Ширина полосы b=0,03 м.

По расчетным и выбранным параметрам полосы определяем ее сопротивление R_П:

R_П=(р_расч/*L)*ln(4*L/b) (5.5)

R_П=348,7 Ом.

С учетом экранирования между полосами и трубами, учитываемого коэффициентом использования заземлителя (труб n_т=3,9 и полосы n_п=2,6), определим результирующее сопротивление R_общ растеканию сложного заземлителя (всего заземляющего устройства):

R_общ=R_Т*R_П/(n* R_П*n_т+R_Т*n_п) (5.6)

R_общ=12 Ом.

В результате проделанных расчетов получаем заземляющее устройство для светофора показанного на листе 5 графического приложения.