5.2. Расчет защитного заземления
Цель расчета: определить число и длину вертикальных заземлителей (стержней), длину горизонтальных элементов и разместить заземлитель на плане электроустановки.
Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:
1) уточняются исходные данные: тип установки, виды основного оборудования, рабочие напряжения, план электроустановки с указанием всех основных размеров оборудования, формы и размеры электродов заземляющего устройства, удельное сопротивление грунта, характеристика климатической зоны, данные об естественных заземлителях, расчетный ток замыкания на землю, расчетные значения допустимых напряжений прикосновения и шага, и время действия защиты, если расчет производится по напряжениям прикосновения и шага.
вычисляется расчетный ток замыкания на землю и норма на сопротивление заземления (из ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима нейтрали, мощности и других данных электроустановки;
определяется расчетное удельное сопротивление грунта расч с учетом климатического коэффициента (Табл. 5.1 и 5.2):
где изм - удельное сопротивленияе грунта, измеренное или полученное из справочной литературы;
4) рассчитывается сопротивление естественных заземлителей (табл. 5.3) Rе;
определяется сопротивление искусственного заземлителя
Rи =Rе Rз /(Rе - Rз );
6) определяется сопротивление одиночного стержневого заземлителя с учетом расчетного сопротивления грунта (формулы табл. 5.3) Rст.од .
Исходя из условий местности и расположения относительно защищаемого объекта (выносное, контурное), предварительно на плане местности размещают заземлители, принимают число вертикальных заземлителей n и расстояние между ними, а по этим данным - коэффициент использования вертикальных стержней ст (табл. 5.4);
7) определяется сопротивление соединительных полос Rп (формулы табл. 5.2) с учетом коэффициента использования полосы п (табл. 5.5);
8) определяется (формулы табл. 5.3) сопротивление стержней
Rст= Rп* Rи/(Rп - Rи );
9) с учетом коэффициента использования вертикальных заземлителей окончательно определяют их число:
n = Rст.од. / ст Rст .
Таблица 5.1 Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов
Грунт |
Удельное сопротивление, 102 Ом м |
Грунт |
Удельное сопротивление, 102 Ом м |
||
|
Возможные пределы колебаний |
При влажности 10-12 % к массе грунта |
|
Возможные пределы колебаний |
При влажности 10-12 % к массе грунта |
Песок Супесок Суглинок Глина |
4—7 1,5—4 0,4—1,5 0,08—0,7 |
7 3 1 0,4 |
Чернозем Речная вода Морская вода |
0,09—5,3 0,5 0,002—0,01 |
2,0 -- -- |
Таблица 5.2 Значения расчетных климатических коэффициентов сопротивления грунта
Грунт |
Глубина заложения, м |
1 |
2 |
3 |
Суглинок |
0,8—3,8 |
2,0 |
1,5 |
1,4 |
Садовая земля до глубины 0,6 м, ниже — слой глины |
0—3 |
— |
1,32 |
1,2 |
Гравий с примесью глины, ниже — глина |
0—2 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
Известняк |
0—2 |
2,5 |
1,51 |
1,2 |
Гравий с примесью песка |
0—2 |
1,5 |
1,3 |
1,2 |
Торф |
0—2 |
1,4 |
1,1 |
1,0 |
Песок |
0—2 |
2,4 |
1,56 |
1,2 |
Глина |
0—2 |
2,4 |
1,36 |
1,2 |
Примечание.
Расчетное сопротивление грунта определяется по значениям:
1—при большой влажности грунта;
2— при средней влажности грунта;
3—при сухом грунте.
Таблица 5.3 Формулы для вычисления сопротивлений
одиночных заземлителей растеканию тока
Тип заземлителя |
Схема |
Формула |
Дополнительные указания |
Трубчатый или стержневой у поверхности грунта |
Рис. 1 |
|
L d |
Трубчатый или стержневой в грунте |
Рис. 2 |
|
H0 0,5 м |
Протяженный круглого сечения — труба, кабель и т.п. на поверхности грунта |
Рис. 3 |
|
L d |
Протяженный круглого сечения в грунте |
Рис. 4 |
|
|
Протяженный полосовой на поверхности грунта |
Рис. 5 |
|
L b |
Протяженный — полоса в грунте |
Рис. 6 |
|
|
Круглая пластина в грунте |
Рис. 7 |
|
D 2H |
Пластинчатый в грунте |
Рис. 8 |
|
|
F- площадь пластины, м2
Рисунки для таблицы 5.2
Рис. 1 |
Рис.2 |
Рис. 3 |
Рис.4 |
Рис.5 |
Рис. 6 |
Рис. 7 |
Рис. 8 |
Таблица 5.4 Коэффициенты использования ст заземлителей из труб или уголков без учета влияния полосы связи
Отношение расстояния между трубами (уголками) к их длине |
При размещении в ряд |
При размещении по контуру |
||
Число труб (уголков) |
ст |
Число труб (уголков) |
ст |
|
|
2 |
0,84-0,87 |
4 |
0,66—0,72 |
|
3 |
0,76—0,8 |
6 |
0,58—0,65 |
|
5 |
0,67—0,72 |
10 |
0,52—0,58 |
1 |
10 |
0,56—0,62 |
20 |
0,44—0,5 |
|
15 |
0,51—0,56 |
40 |
0,38—0,44 |
|
20 |
0,47—0,5 |
60 |
0,36—0,42 |
|
2 |
0,9 —0,92 |
4 |
0,76—0,8 |
|
5 |
0,85—0,88 |
6 |
0,71—0,75 |
2 |
5 |
0,79—0,83 |
10 |
0,66—0,71 |
|
10 |
0,72-0,77 |
20 |
0,61—0,66 |
|
15 |
0,66—0,75 |
40 |
0,55—0,61 |
|
20 |
0,65—0,7 |
60 |
0,52—0,58 |
|
2 |
0,93—0,95 |
4 |
0,84—0,86 |
|
3 |
0,9 —0,92 |
6 |
0,78—0,82 |
3 |
5 |
0,85—0,88 |
10 |
0,74—0,75 |
|
10 |
0,79—0,83 |
20 |
0,68—0,73 |
|
15 |
0,76—0,80 |
40 |
0,64—0,69 |
|
20 |
0,74—0,79 |
60 |
0,62—0,67 |
Таблица 5.5 Коэффициент использования п соединительной полосы заземлителей из труб или уголков
Отношение расстояния между заземлителями к их длине
|
Число труб (уголков) заземлителя |
||||||
4 |
8 |
10 |
20 |
30 |
50 |
60 |
|
|
При расположении полосы в ряду труб или уголков |
||||||
1 2 3 |
0,77 0,89 0,92 |
0,67 0,79 0,85 |
0,62 0,75 0,82 |
0,42 0,56 0,68 |
0,31 0,46 0,58 |
0,21 0,36 0,49 |
0,20 0,27 0,36 |
|
При расположении полосы по контуру труб (уголков) |
||||||
1 2 3 |
0,45 0,55 0,70 |
0,36 0,43 0,60 |
0,34 0,40 0,56 |
0,27 0,32 0,45 |
0,24 0,30 0,41 |
0,21 0,28 0,37 |
0,20 0,27 0,36 |