3.3.2 Послідовність розрахунку

1. Визначається розрахунковий струм замикання на землю Із, А і допустимий опір розтікання струму в заземлювальному пристрої Rд, Ом. згідно з ПУЕ в залежності від напруги, режиму нейтралі, потужності електроустановок.

2. Визначається розрахунковий питомий опір ґрунту в залежності від коефіцієнта сезонності для відповідної кліматичної зони:

_розр.= _табл  Кс, (3.7)

де _табл. - приблизне табличне значення питомого опору ґрунту, яке рекомендується для розрахунку, табл. 3.11;

Кс – коефіцієнт сезонності, табл. 3.12, 3.13.

3. Визначається Н – відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача (рис. 3.5):

Рис. 3.5. Схема розміщення заземлювача в ґрунті

H=H₀+ l /2 , де l - довжина заземлювача, м.; Н₀ – глибина закладення заземлювача, м.

4. Визначається опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі, Ом:

R_B=0,366 , (3.8)

5. Визначається орієнтована кількість n_ор вертикальних заземлювачів за формулою:

(3.9)

де - коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів,

при =1, n_ор = .

6. Знаючи орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів n_ор, їх розташування ( у ряд чи по контуру) і відношення відстані між заземлювачами до їх довжини a/l, визначають за табл. 3.14 або 3.15 коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів.

7. Визначається необхідна кількість n вертикальних заземлювачів з врахуванням коефіцієнта використання з формули (3.9):

= .

8. Визначається R_{РОЗР.В. –} розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних заземлювачах при n_В без врахування з’єднувальної стрічки.

Приймаємо, що усі вертикальні заземлювачі з’єднані паралельно.

R_РОЗР.В. . (3.10)

9. Визначається довжина з’єднувальної стрічки Lс за формулою:

Lс =1,05  а( -1). (3.11)

10. Визначається опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальної стрічці), Rг:

Rг =0,366 , (3.12)

де Вс – ширина стрічки.

11. Визначаємо η_Г – коефіцієнт використання горизонтального заземлювача при розташуванні вертикальних заземлювачів відповідно до вихідних даних ( в ряд, або по контуру) з табл. 3.16 або 3.17.

12. Визначаємо R_РОЗР.Г. – розрахунковий опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі (з’єднувальній стрічці) з врахуванням η_Г :

R_РОЗР.Г. = Rг / η_Г.

13. Визначається R_РОЗР – розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних та горизонтальних заземлювачах, якій повинен бути не більше R_Д :

R_РОЗР.= .

14. Обирається матеріал та перетин з’єднувальних провідників і магістральної шини згідно табл. 7.8 [12].

Приклад 3.4

Розрахунок штучного заземлювального пристрою при відсутності природних заземлювачів.

Початкові дані

1. Захисту підлягає електрообладнання цеху.

2. Виконання мережі – з ізольованою нейтраллю. Напруга мережі – 380/220 В.

3. Тип заземлювального пристрою – вертикальні сталеві труби з розмірами:

l_B = 3 м; d_B=0,035м; товщина стінки 3,5мм; відстань між вертикальними заземлювачами а = 3м., тобто а / l_B =1. Глибина закладання заземлювачів Н₀ = 0,7м.,Вс=40 мм.

4. Ґрунт – глина; склад – однорідний; вологість – мала. Кліматична зона – ІІІ.

Розв’язок

1. Визначаємо R_Д - допустиме (нормативне) значення опору розтікання струму в заземлювальному пристрої.

Згідно з ПУЕ, R_Д 4 Ом.

2. Визначаємо розрахунковий питомий опір глини для ІІІ– кліматичної зони:

_РОЗР=_ТАБЛ  К_С

_ТАБЛ = 60 Ом  М, (табл. 3.11).

Кс = 1,5 , (табл. 3.13).

_РОЗР=60  1,5 = 90 Ом  М

3. Визначаємо Н – відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача (рис. 3.5):

H = H₀+ 2,2м..

4. Визначаємо опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі:

R_B=0,366 ;

R_B=0,366 ;

R_B=26,4 Ом.

5. Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів при η_B =1:

n_ОР= = =6,6; приймаємо n_ОР= 7 шт.

6. Визначаємо коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів η_B з табл. 3.14, заземлювачі розташовані в ряд, а / l_B =1, n=7. Приймаємо η_B =0,7.

7. Визначаємо необхідну кількість вертикальних заземлювачів з врахуванням коефіцієнта використання:

n_B = n_ОР / η_B = 7 / 0,7 =9,9.

Приймаємо n =10 шт.

8. Визначаємо розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних заземлювачах при n_B =10 без врахування з’єднувальної стрічки:

R_РОЗР.В. 3,8 Ом.

9. Визначаємо довжину з’єднувальної стрічки:

Lc = 1,05  а (n-1) = 1,05  3  10 = 31,5 м..

10. За формулою (3.12) для горизонтальних електродів, розташованих в ґрунті, визначаємо опір розтікання струму:

R_Г=0,366 = 5,48 Ом.

11. Визначаємо за табл. 3.16 коефіцієнт використання горизонтального заземлювача при а / l =1, n=10. Приймаємо η_Г =0,56.

12. Визначаємо розрахунковий опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі з врахуванням η_Г :

R_РОЗР.Г. 9,8 Ом.

13. Визначаємо розрахунковий опір розтікання струму заземлювального пристрою:

R_РОЗР.= = = 2,7 Ом..

Отриманий розрахунковий опір розтікання струму відповідає вимогам ПУЕ, ПТЕ та ПТБ.

14. Вибираємо матеріал та поперечний перетин з’єднувальних провідників і магістральної шини за табл. 7.8 [12].

Приймаємо сталеву шину товщиною 4 мм і перетином 100 мм².

Схема з’єднування обладнання з магістральною шиною та з’єднання магістральної шини з заземлювальним пристроєм наведена на рис. 3.6

Рис. 3.6. Схема захисного заземлення:

1- заземлюючий пристрій; 2- заземлюючі провідники; 3-обладнання, що заземлюється; 4- внутрішня магістраль заземлення.

Приклад 3.5

Розрахунок штучного заземлювального пристрою з використанням природних заземлювачів.

Початкові дані

1. Захисту підлягає електрообладнання механічного цеху.

2. Мережа з глухозаземленою нейтраллю. Напруга мережі U = 380 В.

3. Виміряний опір розтікання струму в природному заземлювачі R_П.З =14 Ом. Тип додаткового штучного заземлення - кутова сталь 40х40 мм довжиною l_В=3м. Глибина закладання заземлювачів Н₀=0,8м. З’єднувальна стрічка шириною В_С=0,04м.

4. Ґрунт – пісок; склад однорідний; вологість нормальна. Кліматична зона- ІІІ.

Розв’язок

1. Визначаємо допустиме (нормативне) значення опору розтікання струму в заземлювальному пристрої. Згідно ПУЕ R_Д ≤4 Ом.

2. Визначаємо розрахунковий питомий опір грунту для ІІІ –ї кліматичної зони, вологість нормальна:

_РОЗР=_ТАБЛ  К_С,

де _ТАБЛ = 300 Ом  м, (табл. 3.11),

Кс = 1,3 , (табл. 3.13),

_РОЗР=300  1,3 = 390 Ом  м.

3. Визначаємо Н - відстань від поверхні землі до середини вертикального заземлювача:

Н = Н₀+ l_В / 2 = 0,8+3/2=2,3м..

4. Визначаємо опір розтікання струму в одному вертикальному заземлювачі:

R_B= ;

d_EKB=0,95  B_K =0,95  0,04 = 0,038 м.

R_B= =112 Ом.

5. Визначаємо опір розтікання струму штучного заземлення, якщо врахувати, що штучні і природні заземлювачі з’єднані паралельно та їх загальний опір не перевищує R_Д = 4 Ом:

R_Д = .

Тоді R_Ш = = = 5,6 Ом.

6. Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів при η_В =1:

n_ОР = =20 шт.

7. Визначаємо коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів η_В з табл. 3.15. Заземлювачі розташовані по контуру; а / L =1. n=20.

Тоді η_В =0,44.

8. Визначаємо необхідну кількість вертикальних заземлювачів з врахуванням η_В :

n_В= n_ОР / η_В = 20 / 0,44 =45.

Приймаємо n =45 шт.

9. Визначаємо розрахунковий опір розтікання струму у вертикальних заземлювачах при n =45 шт:

R_РОЗР.В. = 5,7 Ом..

10. Визначаємо довжину з’єднувальної стрічки:

Lc = 1,05  а  n= 1,05  3  45 = 142 м..

11. Визначаємо опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі:

R_Г= ;

R_Г= 6 Ом.

12. Визначаємо коефіцієнт використання горизонтального заземлювача.

За табл. 3.17 при а / l =1, n_В=45 отримуємо η_Г =0,22.

13. Визначаємо опір розтікання струму в горизонтальному заземлювачі з врахуванням η_Г:

R_РОЗР.Г. = 27,3 Ом..

14. Визначаємо опір розтікання струму в горизонтальних та вертикальних заземлювачах:

R_РОЗР.= 4,4 Ом..

15. Визначаємо загальний опір розтікання струму в штучному та природному заземлювачах:

R_ЗАГ.= 2,6 Ом.

R_ЗАГ.< R_ДОП

Отримане загально розрахункове значення опору розтікання струму в природному та штучному заземлювачах відповідає вимогам ПУЕ,ПТЕ та ПТБ.

Схема заземлення наведена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Схема захисного заземлення:

1- заземлюючий пристрій; 2 - заземлюючі провідники; 3 – обладнання, що заземлюється; 4- внутрішня магістраль заземлення.

Таблиця 3.11