Расчет искусственного вертикального заземлительного устройства

Исходные данные

1. Наименование защищаемого объекта

2. Защищаемый объект - стационарный.

1. Напряжение сети до 1000 В, Uc = 220 В.

2. Исполнение сети - с глухозаземленной нейтралью.

3. Вид заземлительного устройства ( вертикальный, горизонтальный).

3. Размеры вертикальных(горизонтальных) заземлителей: ( например, длина Lв = 3 м; диаметр d =0,04 м; толщина стенки трубы с = 3,5 мм.)

4. Отношение расстояния между трубами к их длине lt/Lв = I.

4. Размеры горизонтального заземлителя (соединительной полосы): длина Lr = Lcn = по раcчету; ширина полосы bn ~ 0,04 м.

9. Глубина заложения вертикальных заземлителей he = 0,8 м, горизонтальных hr = 0,8 м.

10. Расположение стержней предварительно принимают по четырехугольному контуру при числе заземлителей от 4 до 100 либо в один ряд при числе от 2 до 20.

11. Грунт , выбирают грунты характерные для района проектирования ( например, грунт-суглинок, состав – однородный, влажность – нормальная, агрессивность - нормальная.);

11. Климатическая зона выбирается по климатическим признакам, характерным для района проектирования. (Таблица 4. )

Указания к расчету заземлительного устройства

1. Выбираем схему заземлительного устройства, рис. 9 а,в,г.

Рис. 5.5 Заземлительные устройства:

а - вертикальное;

б - горизонтальное;

в - размещение вертикальных заземлителей в плане;

г - размещение вертикальных заземлителей по контуру;

д - размещение горизонтальных заземлителей, уложенных параллельно.

l_в - длина вертикального заземлителя, м;

d - диаметр вертикального заземлителя, м;

L - расстояние между вертикальными заземлителями, м;

hr - глубина заложения заземлителей, м;

t - расстояние от середины заземлителя до поверхности земли, м;

L_cn - длина соединяющей полосы, м;

bп - ширина соединяющей полосы, м;

_lT - длина горизонтального заземлителя, м.

Выбор схемы заземлительного устройства зависит от конфигурации здания, наличия свободного пространства вокруг здания, типа м свойств грунтов.

2. Определяем характеристику окружающей среды в помещении для ПЭВМ, как правило это сухие помещения, в которых отсутствуют признаки помещений жарких, пыльных и с химически активной средой, они относятся, по степени опасности поражения электрическим током, к классу- без повышенной опасности.

3. Определяем Rд - допустимое (нормативное) сопротивление растеканию тока по ПУЭ

( табл. 7.1). Rд = 4 Ом для Uc = 220 В.

3. Определяем по таблице 3 приближенное удельное сопротивление грунта, рекомендуемое для расчета .

Таблица 3

Приближенные значения удельных электрических сопротивлений, Ом.м, различных грунтов и воды

Грунт, вода	Возможные преде­лы колебаний ρртабл	При влажности 10-20% к массе грунта	Рекомендуемые значения ρ для приближенных расчетов расчетов
Глина Суглинок	8-70 40-150	40 100	40 100
Чернозем	9-53	20		20
Садовая земля	30-60	40		40
Торф	10-30	20		20
Суспесь	150-400	300		300
Песок	400-700	700		700
Каменистый	500-800
Скалистый	104-107	-
Вода:
морская	0,2-1	-		1
речная	10-100	-		80
прудовая	40-50	-		50
ручьевая	10-60	-		60
грунтовая	20-70	-		50

3. Определяем значение Ксв - коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей по климатической зоне района проектирования ( табл. 4, 5)

Таблица 4

Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности

Характеристика климатической зоны	Климатические зоны
	I	II	Ш	IV
Средняя многолетняя низшая температура (январь), °С	От -20 до -15	От -14 До -10	От -10 до О	От О до +5
Средняя многолетняя высшая температура (июль), °С	От+16 до+18	От+18 до+22	От+22 до+24	От+24 до+26
Среднее количество осадков, см	40	50	50	30-50
Продолжительность замерзания вод, сут	190-170	150	100	0

Примечания:

1. Изменение значения удельного сопротивления грунта различно в течение года в разных климатических зонах страны, а следовательно, в этих зонах различны и коэффициенты сезонности.

2. В табл. 4 даны признаки зон территории РФ, используемые при расчетах заземлителей как в однородной, так и в многослойной земле.

3. При проектировании заземляющих устройств в качестве расчетно­го необходимо брать наибольшее возможное в течение года значение удельного сопротивления земли ρ_табл., т.е. ориентироваться на худший вариант.

Т аблица 5

Коэффициенты сезонности Ксв и К_сг для однородной земли при измерении ее сопротивления

Климатическая	зона	Влажность земли при измерении
		повышенная		нормальная |		малая
	Ксв для вертикального электрода длиной lг=3 м
I			1,9	1,7		1,5
II			1,7	1,5		1,3
Ш			1,5	1,3		1,2
IV			1,3	1,1		1,0
	Ксв для верти		кального электрода длиной lг=5 м
I			1,5	1,4		1,3
п			1,4	1,3		1,2
ш			1,3	1,2		1,1
IV		1,2		1,1		1,0
	Ксг для горизонтального электрода длиной lг=10 м
I		9,3		5,5		4,1
II		5,9		3,5		2,6
ш .		4,2		2,5		2,0
IV		2,5		1,5		1Д
	Ксг для горизонтального электрода длиной lг=50 м
I		7,2		4,5		3,6
п		4,8		3,0		2,4
ш		3,2		2,0		1,6
IV		2,2		1,4		1,12

3. Определяем значение Ксг - коэффициента сезонности для горизонтальных заземлителей по заданной климатической зоне (табл. 4 , 5).

4. Определяем ρ_расч.в - расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей:

ρ _расч.в = ρ_{табл *}Ксв, Ом _*м.

8. Определяем ρ_расч.г - расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей:

ρ_расч.г = ρ_{табл *} Ксг , Ом _*м.

9. Определяем t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя (рис. 5.5):

t = hв + lв/2, м.

10. Определяем Rb - сопротивление растеканию тока в одном вертикальном заземлителе:

ρ_расч.в 2_*1в 4_*t + 1в

R_b = 0,366_* ----- (lg + 0,5_*lg ), Ом .

1в d 4_*t-lв

11. Определяем Nтв - теоретическое число вертикальных зазем­лителей без учета коэффициента использования η _ив

Nтв = RB/Rд, шт.

11. Определяем коэффициент использования вертикальных электродов η_ив при полученном теоретическом числе заземлителей и в соответствии с выбранном в п.1 соотношением расстояния между электродами и длиной заземлителя - Lв/lв (оно должно быть не менее 1 ), таблица 6

Таблица6

Коэффициент η_ив использования вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и т.п.) без учета влияния соединяющей полосы

Число зазем-лителей	Отношение расстояний между электродами к их длине L/lв при их размещении
	1	2	3	1	2	3
	Вряд			По контуру
2	0,85	0,91	0,94	-	-	-
Продолжение таблицы 6
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	0,56	0,68	0,76
20	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
40	-	-	-	0,41	0,58	0,66
60	-	-	-	0,39	0,55	0,64
100	-	-	-	0,36	0,52	0,62

Примечание:

1. Коэффициент использования группового заземлителя, точнее ис­пользования проводимости группового заземлителя, есть отношение дей­ствительной проводимости этого заземлителя 1/Rrp к наибольшей возмож­ности его проводимости при бесконечно больших расстояниях между его электродами.

11. Определим Nпв - потребное число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента использования η_ив.

Nпв = Nтв _* η_ив.,шт.

11. Определим Rрасч.в.- расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальных заземлителях при их количестве равном Nпв, без учета вличния соединительной полосы.

Rрасч.в.= Rв/Nпв, Ом.

11. Определим L_{сп –} длину соединительной полосы (горизонтального заземлителя):

L_сп = 1,05 _* Lв _* ( Nпв – 1), м

16. Определяем Rсп – сопротивление растеканию тока в соединительной полосе (горизонтальном заземлителе):

Rсп = 0,366 _* ( ρ_расч.г / L _сп)_* tg (2 _* L _cп² / ( h_{г *} b_п), Ом.

16. Определяем η_{иг –}коэффициент использования горизонтального заземлителя при выбранном ранее соотношении Lв/ lв и Nпв, таблица 6.( если L_сп более 100м принимаем η_иг =0,19).

17. Определяем Rрасч.г- расчетное сопротивление растеканию тока в горизонтальном (соединительной полосе) заземлителе.

Rрасч.г.= Rсп _* η_иг, Ом.

19. Определяем Rрасч. – расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальном и горизонтальном заземлителях :

Rрасч.= Rрасч.в _* Rрасч.г / (Rрасч.в ₊ Rрасч.г ), Ом.

Если соблюдается условие Rрсч.< Rд, расчет окончен.

19. Выбираем материал и сечение соединительных проводников , чаще всего применяют неизолированные провода : медные сечением 4,0 мм² , алюминевые 6,0 мм² . Для магистральных шин применяют стальную полосу толщиной б = 4мм и более, сечением не менее 100 мм².

20. Разрабатываем схему соединения оборудования с магистральной шиной и соединения шины с соединительной полосой.

Помещения с ВДТ и ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо- восток и обеспечивать коэффициент естественной освещённости (КЕО) не ниже 1,2 % в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,5 % на остальной территории.

Указанные значения КЕО нормируются для зданий, расположенных в III световом климатическом поясе.

Расчёт КЕО для других поясов светового климата проводится по методике согласно СНиП23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Расположение рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ для взрослых пользователей в подвальных помещениях не допускается. Размещение рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ во всех учебных заведениях не допускается в цокольных и подвальных помещениях.

В случае производственной необходимости, эксплуатация ВДТ и ПЭВМ в помещениях без естественного освещения может проводиться только по согласованию с органами и учреждениями Государственного санитарно- эпидемиологического надзора.

Пример расчета естественного освещения.

Определить требуемую площадь световых проёмов при естественном боковом освещении помещения. Исходные данные:

Размеры- глубина - В, м;

длина - Ln, м;

Высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна - hi, м;

Коэффициент ес­тественного освещения (КЕО) - е_н, %.

Расстояние между рассматриваемым и противостоящим зданием - Р, м;

высота расположения карниза противостояще­го здания над подоконником рассматриваемого окна - Нз_Д, м.

Средневзвешен­ный коэффициент отражения потолка, стен и пола - р_ср.;

Расстояние расчётной точки от наружной стены к глубине помещения - L, м.;

Вид светопропускающе-го материала, переплёта и солнцезащитных устройств.

Исходные данные для расчета выбрать для условий района проектирования.