12.4. Расчет контурного защитного заземления кин.

Расчет проводиться по методике изложенной в [17].

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые при нормальном режиме работы не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним вследствие нарушения изоляции.

При замыкании фазы на металлический корпус электроустановки он приобретает электрический потенциал относительно земли. Если к корпусу такой установки прикоснется человек, стоящий на земле или токопроводящем полу, он немедленно будет поражен электрическим током.

Назначение защитного заземления – исключить опасность поражения электрическим током путем уменьшения напряжения на корпусах установок в аварийных ситуациях и обеспечение допустимых значений напряжения прикосновения и напряжения шага.

С помощью защитного заземления ток замыкания перераспределяется между заземляющим устройством и человеком обратно пропорционально их сопротивлениям. Поскольку сопротивление тела человека в сотни раз превышает сопротивление растеканию тока заземляющего устройства, через тело человека, прикоснувшегося к поврежденному заземленному оборудованию, пройдет ток, не превышающий предельно допустимого значения (10мА), а основная часть тока уйдет в землю через контур заземления. При этом напряжение прикосновения на корпусе оборудования не превысит 42 В.

В заземляющее устройство входит заземлитель – металлический проводник или группа проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с грунтом, и заземляющие проводники, соединяющие заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Конструкция заземляющего устройства представлена на рис. 10.4.1.

Рис. 10.4.1. Конструкция заземляющего устройства:

L – длина одиночного заземлителя;

K – расстояние между соседними (смежными) заземлителями.

Расчет заземляющего устройства сводиться к определению числа вертикальных заземлителей и длины соединительной полосы. Для упрощения расчета примем, что одиночный вертикальный заземлитель представляет собой стержень либо трубу малого диаметра.

Исходные данные:ψ = 1,6 для II климатической зоны из табл. 2; ρ₁ = 100 – Суглинок; ρ₂ = 60 – глина; L = 3 м; Н = 2 м; t = 0,7 м; T = 0,7+2/2 = 1,7 м; D = 0,05 м

1.Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

где L и D – длина и диаметр стержня, м;

T – заглубление электрода (расстояние от поверхности земли до середины электрода;

Эквивалентным удельным сопротивлением грунта неоднородной структурой называется такое удельное сопротивление земли с однородной структурой, в которой сопротивление заземляющего устройства имеет тоже значение, что и в земле с однородной структурой. Эквивалентное удельное сопротивление определяется из выражения:

Визуально установку одиночного заземлителя в двухслойном грунте можно увидеть на рис. 9.2.

Рис.10.4.2. Установка одиночного заземлителя в двухслойном грунте.

2.Определяем примерное количество вертикальных заземлителей без учета сопротивления соединительной полосы:

Коэффициент сезонности ψ второй климатической зоны принимается равным 1,6…1,8.[7]

3.Определяем сопротивление растекания тока соединительной полосы:

где ,b – длина и ширина соединительной полосы, м;

t – заглубление соединительной полосы;

- коэффициент сезонности для полосы.

- коэффициент использования полосы.

Примем К = 3 м; ширина b = 20 мм; ψ_П = 4; η_П = 0,32.

Длину полосы можно определить по предварительному количеству вертикальных заземлителей. Если принять что они размещены в ряд, то длина полосы составит:

где К – расстояние между соседними вертикальными заземлителями, м.

4.Определение сопротивления вертикальных заземлителей с учетом сопротивления растекания тока соединительной полосы:

5. Определения окончательного количества заземлителей:

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Вследствие того, что токи, растекающиеся с параллельно соединенных одиночных заземлителей, оказывают взаимное влияние, возрастает общее сопротивление заземляющего контура, которое тем больше, чем ближе расположены вертикальные заземлители друг к другу. Это явление учитывается коэффициентом использования вертикальных заземлителей, величина которого зависит от типа и количества одиночных заземлителей, их геометрических размеров и взаимного расположения в грунте.

6. Проводим проверочный расчет группового заземлителя:

Из расчетов следует, что требования литературы соблюдены, то есть (9.4.9)

Вывод: Рассчитано контурное заземление для термического участка с КИН.