Расчет заземлительных устройств
Заземлительные устройства могут быть искусственными вертикальными или горизонтальными, естественными и совмещенными, т.е. когда применяются искусственные и естественные одновременно. Основное назначение защитного заземления состоит в обеспечении сопротивления растеканию тока в заземлителе при пробое изоляции не более допустимого, при котором при прикосновении человека к корпусу неисправного оборудования через человека пройдет ток безопасной величины. С этой целью производится расчет заземлительных устройств и составляется паспорт, в котором указывается рассчитанное и измеренное сопротивление растеканию тока. Без паспорта на заземлительное устройство эксплуатация электрического оборудования не допускается. Использование случайных заземлителей смертельно опасно.
Расчет искусственного вертикального заземлительного устройства
Исходные данные
1. Наименование защищаемого объекта - оборудование отделочного цеха.
2. Защищаемый объект - стационарный.
3. Напряжение сети до 1000 В, Uc = 380 В.
4. Исполнение сети - с глухозаземленной нейтралью.
5. Вид заземлительного устройства - вертикальные трубы.
6. Размеры вертикальных заземлителей: длина 1в - 3 м; диаметр d = 0,04 м; толщина стенки трубы с = 3,5 мм.
7. Отношение расстояния между трубами к их длине Lв/lв = 1
8. Размеры горизонтального заземлителя (соединительной полосы): длина Lг = Lcп= по рачету; ширина полосы bп = 0,04 м.
9. Глубина заложения вертикальных заземлителей hп = 0,8 м, горизонтальных hг = 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 - супесь; состав - однородный; влажность - нормальная; агрессивность - нормальная.
12. Климатическая зона - II.
Указания к расчету заземлительного устройства
1. Рисуем схему заземлительного устройства ([1], рис.7.1 а,в,г).
2. Определяем характеристику окружающей среды в отделочном цехе: а) по пожарной опасности по ПУЭ ([1], с. 9-11) оно относится к пожароопасным с зонами класса П-П; б) по взрывоопасности по ПУЭ ([1], с. 3-11) - к взрывоопасным с зонами класса В-1а; по степени опасности поражения электрическим током ([1], табл. 7.11, 7.12) - без повышенной опасности.
3. Определяем Rд - допустимое (нормативное) сопротивление растеканию тока по ПУЭ ([ 1 ], табл. 7.1). Rд = 4 Ом для Uc = 380 В.
4. Определяем ртабл - приближенное удельное сопротивление грунта, рекомендуемое для расчета. По [1] (табл. 7.2) принимаем ртабл = 300 Ом*м.
5. Определяем значение Ксв - коэффициента сезонности для вертикальных заземлителей по заданной климатической зоне П. По [1] (табл, 7.3,7.4). Принимаем Ксв = 1,5.
6. Определяем значение Ксг - коэффициента сезонности для горизонтальных заземлителей по заданной климатической зоне П. По [1] (табл. 7.3, 7.4). Принимаем Ксг = 3,5. Для многослойных грунтов Ксв определяют по [1] (табл. 7.5).
7. Определяем ррасч.в - расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных заземлителей:
ррасч.в = ртабл *Ксв = 300* 1,5 = 450 Ом*м.
8. Определяем ррасч.г - расчетное удельное сопротивление грунта для горизонтальных заземлителей:
ррасч.г = ртабл*Ксг = 300*3,5 = 1050 Ом*м.
9. Определяем t - расстояние от поверхности земли до середины вертикального заземлителя ([1], рис. 7.1):
t = hв+ lв/2 = 0,8 + 3/2 = 2,3 м.
10. Определяем Rв - сопротивление растеканию тока в одном вертикальном заземлителе:
.
11. Определяем nтв - теоретическое число вертикальных заземлителей без учета коэффициента использования nи.в (при nи.в = 1):
nтв = Rз/(Rд*nи.в) = 135/(4*1) = 33 Шт.
12. Определяем nи.в при числе заземлителей nтв = 33 и при отношении Lb/lb =1. По [1] (табл. 7.6) принимаем nи.в = 0,42.
13. Определяем nпв - потребное число вертикальных заземлителей с учетом коэффициента использования nи.в = 0,42:
nпв - Rв/(Rд*nи.в) = 135/(4*0,42) = 80,35.
Принимаем nпв = 81 шт.
14. Определяем Rpacч.в - расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальных заземлителях при nпв = 81 без учета влияния соединительной полосы:
Rpacч.b = Rв/(nпв*nи.в) = 135/(81*0,42) = 3,97 Ом.
15. Определяем Lb - расстояние между заземлителями по отношению Lв/lв = 1, отсюда Lb = 3 м.
16. Определяем Lcп - длину соединительной полосы -горизонтального заземлителя:
Lcп = l,05*Lв*(nпв - l) = l,05*3*(81-l) = 252 м.
17. Определяем Rсп - сопротивление растеканию тока в горизонтальном заземлителе (соединительной полосе):
Rсп = 0,366*(ppacч.г/Lcп)*lg(2*Lcn2/(hг*bп)) = 8 Ом.
18. Определяем nиг - коэффициент использования горизонтального заземлителя при отношении Lb/lb = 1 и nпв = 81. По [1] (табл. 7.7) принимаем nиг = 0,19. При параллельно уложенных горизонтальных заземлителях пиг определяют по [1] (табл. 7.8).
19. Определяем Rpacч.г - расчетное сопротивление растеканию тока в горизонтальном заземлителе (соединительной полосе) при числе электродов nг = 1:
Rpacч.г = Rсn/(nг*nиг) = 8/(1*0,19) = 42 Ом.
20. Определяем Rpacч - расчетное сопротивление растеканию тока в вертикальном и горизонтальном заземлителях:
Rpacч = Rpacч.b*Rpacч.г/(Rpacч.b+Rpacч.г) = 3,97*42/(3,97+42)=3,63 Ом.
21. Выбираем материал и сечение соединительных проводников. По [1] (табл. 7.9) принимаем голые медные Sm = 4 м2м или алюминиевые Sa = 6 м2м провода.
22. Выбираем материал и сечение магистральной шины. По [1] (табл. 7.9, примечание 3) принимаем стальную полосу толщиной б = 4 мм и более сечением не менее Sп = 100 м2м.
23. Разрабатываем схему соединения оборудования с магистральной шиной и соединения последней с заземляющим устройством (соединительной полосой).
24. Составляем паспорт на заземляющее устройство.