Методика расчёта защитного заземления.

РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Цель:

§ приобретение практических навыков в определении основных параметров заземления.

§ умение самостоятельно решать инженерные задачи по расчёту защитного заземления электроустановок..

. Литература:

1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроических установках: 2-е изд. перерер и дополн. М:энергоатомиздат, 1984.

2. ГОСТ Р505 71.10-96 Электроустановки зданий, ч. 5

3. Найфельд М.Р. Заземление и другие защитные меры. Изд. 3-е перер. и дополн.М:Энергия, 1975.

4. Гаджиев Р.А., Долин П.А. Симочатов Н.П. Техника безопасности в электроэнергетических установках. Справочное издание – Энергоатомиздат, 1988.

5. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. – М: энергоатомиздат, 1984.

6.Программа для электротехнических расчётов. – http: // raschet.xost.ru

Требуется определить:

1.удельное сопротивление земли;

2.сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя;

3. количество вертикальных стержней;

4. конфигурацию группового заземлителя;

5.сопротивление растеканию тока горизонтального стержня;

6. коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы;

7. эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя;

8. соответствие полученных результатов нормативным требованиям и сделать выводы.

Исходные данные и варианты задания.

1. Вид заземления

2. Характеристика электроустановок

3. Район расположения объекта заземления

4. Вертикальныезаземлители:

-.длина, l м;- диаметр - - сечения, d, мм;- расст.от поверх грунта до середи ны длины вертик.стержня, t, м

-расстоян. междуверт.стержн, а, м

5. Горизонтальный полосовой заземлитель:

-длина горизонт. полосы, l, м;-ширина полосы, b,мм;-расст. от поверхгрунта до середины ширины гориз

полосы, t, м

Методика расчёта защитного заземления.

Определение удельного сопротивления грунта вокруг заземлителя.

В соответствии с ПУЭ устанавливается необходимое сопротивление заземления по приведённой ниже таблице 1.

Таблица 1

Нормируемые сопротивления заземляющих устройств в эл./установках до и выше 1000В

Наибольшие допустимые pначения R з, Ом	Характеристика электроустановок
Rз < 0,5	Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчётным током замыкания на землю Iз < 500 А
Rз = 250 / Iз < 10	Для электроустановок напряжением выше 1000 В и расчётным током замыкания на землю Iз < 500 А
Rз = 125 / Iз < 10	При условии, что заземляющее устройство является общим для электроустановок напряжением до и выше 1000 В и расчётным током замыкания на землю Iз < 500 А
Rз < 2	В электроустановках напряжением 660 / 380 В
Rз < 4	В электроустановках напряжением 380 / 220 В
R з < 8	В электроустановках напряжением 220 / 127 В

Определяется путём замеров, расчётов или на основе данных по работающим аналогичным заземлительным устройствам возможное сопротивление растеканию естественных заземлителей R_е

. Если R_e < К_з, то устройство искусственного заземления не требуется. Если R_е > R_з, то необходимо устройство искусственного заземления.

Определяется удельное сопротивление грунта ρ из таблицы 2 При расчётах эти значения умножаются на коэффициент сезонности, зависящий от климатических зон и вида заземлителя (таблица 3)

Расчётное удельное сопротивление земли можно определить по формуле:

ρ= ρ_изм ∙ К_с, Ом∙м, где

ρ – расчётное удельное сопротивление земли;

ρ_изм – удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений;

К_с – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание грунта.

Таблица 2

Приближённые значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды, Ом м

Грунт, вода	Возможные пределы колебаний	При влажности 10-20% к массе грунта
Глина Суглинок Песок Супесок Торф Чернозём Садовая земля Каменистый Скалистый Вода: Морская Речная Прудовая Грунтовая В ручьях	8-70 40-150 400-700 150-400 10-30 9-53 30-60 500-800 10^4 - 10^7   0,2-1 10-100 40-50 20-70 10-60	- -   - - - - -

Таблица 3

Коэффициенты сезонности К_c для слоя сезонных изменений в многослойной земле

Климатическая зона	Условная толщина слоя сезонных изменений, м	Влажность земли во время измерений её сопротивления
повышенная	нормальная	малая
I	2,2	7,0	4,0	2,7
II	2,0	5,0	2,7	1,9
III	1,8	4,0	2,0	1,5
IV	1,6	2,5	1,4	1,1

Таблица 4

Климатическая зона	Состояние земли во время измерений её сопротивления при влажности
повышенной	нормальной	малой
Вертикальный электрод длиной 3 м
I II III IV	1,9 1,7 1,5 1,3	1,7 1,5 1,3 1,1	1,5 1,3 1,2 1,0
Вертикальный электрод длиной 5 м
I II III IV	1,5 1,4 1,3 1,2	1,4 1,3 1,2 1,1	1,3 1,2 1,1 1,0
	Горизонтальный электрод длиной 10м
I II III IV	9,3 5,9 4,2 2,5	5,5 3,5 2,5 1,5	4,1 2,6 2,0 1,1
Горизонтальный электрод длиной 50м
I II III IV	7,2 4,8 3,2	4,5 3,0 2,0 1,4	3,6 2,4 1,6 1,12

Основные признаки климатических зон и приближённые значения коэффициентов сезонности К_с приведены в таблице 5.

Таблица 5

Климатические признаки зон и тип заземляющих электродов	К л и м а т и ч е с к и е з о н ы
I	II	III	IV
Средняя многолетняя низшая температура (январь), ^0С	от -20^0 до -15^0	от-14^0до -20^0	от -10^0до0^0	от 0^0до+5^0
Средняя многолетняя высшая температура (июль), ^0С	от +16^0до +18^0	от+18^0до+22^0	от+22^0до+24^0	от+24^0до+26^0
Среднегодовое количество осадков,мм	-400	-500	-500	-300-500
Продолжительность замерзания вод, дн	100-170
Значение Кс при применении стержневых электродов длиной 2-3м и глубине заложения их вершины 0,5-0,8м	1,8-2,0	1,5-1,8	1,4-1,6	1,2-1,4
Значения Кс при применении протяжённых электродов и глубине заложения их вершины 0,8м	4,5-7,0	3,5-4,5	2,0-2,5	1,5-2,0
Значение Кс при длине 5м и глубине заложения верщины 0,7-0,8м	1,35	1,25	1,15	1,1

Примерное распределение субъектов Российской федерации и государств ближнего зарубежья по климатическим зонам приведено в таблице 6.

Таблица 6

Номер зоны	Наименование государств и субъектов РФ
I	Архангельская, Кировская, Омская, Иркутская области, Коми, Урал.
II	Центральн. Часть РФ, Ленинградская, Вологодская области, южная часть Карелии, центр.часть Казахстана..
III	Псковская, Новгородская, Смоленская Брянская, Курская, Ростовская области, прибалтийские государства, Беларусь, южн.области Казахстана
IV	Ставропольский край, Молдова, Закавказские респ., респ.средней Азии

Определение сопротивления растеканию тока заземлителя и их количества.

1 Сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя

Формула для расчёта выбирается в зависимости от типа, геометрических размеров и условий залегания.

Для заземлителя стержневого круглого сечения (трубчатого), заглубленного в землю (рис.1) расчётная формула будет иметь следующий вид:

приближённое (минимальное) количество вертикальных стержней.

.2 Минимальное количество вертикальных стержней вычисляют по формуле:

, где

R_в – сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя, Ом;

R_и – требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом.

Полученное значение числа стержней необходимо округлить до справочного значения.

2 сопротивление растеканию тока горизонтального стержня..

В случае горизонтального полосового заземлителя (рис.) для расчёта используют формулу:

определение конфигурации группового заземлителя – ряд или контур – с учётом возможности его размещения на отведённой территории и соответствующей длины горизонтальной полосы:

по контуру: l_г = 1,05 а ∙ n, м;

в ряд: l_г = 1,05 а ∙ (n-1), м:, где:

а = k∙ l_в – расстояние между вертикальными стержнями, м;

k- коэффициент кратности, равный 1,2,3;

l_в-длина вертикального стержня, м;

n- количество вертикальных стержней.

. выбрать коэффициенты использования вертикальных стержней (η_в)и горизонтальной полосы (η_г) с учётом числа вертикальных стержней (n) и отношения расстояния между стержнями (а) к их длине (l_в), приведённые в таблицах 7 и 8.

Таблица 7

Коэффициенты использования вертикальных электродов группового заземлителя (труб, уголков и пр.)без учёта влияния полосы связи.

Число заземлителей	Отношение расстояния между электродами к их длине а/l
Электроды размещены в ряд	Электроды размещены по контуру
	0,85	0,91	0,94	-	-	-
	0,73	0,83	0,89	0,69	0,78	0,85
	0,65	0,77	0,85	0,61	0,73	0,8
	0,59	0,74	0,81	0,56	0,68	0,76
	0,48	0,67	0,76	0,47	0,63	0,71
	-	-	-	0,41	0,58	0,66
	-	-	-	0,39	0,55	0,64

Таблица 8

Коэффициенты использования горизонтального полосового электрода, соединяющего вертикальные электроды группового заземлителя

Отношение расстояний между вертикальными электродами к их длине а/l	Ч и с л о в е р т и к а л ь н ы х э л е к т р о д о в
Вертикальные электроды размещены в ряд
	0,85	0,77	0,72	0,62	0,42	-	-
	0,94	0,80	0,84	0,75	0,56	-	-
	0,96	0,92	0,88	0,82	0,68	-	-
Вертикальные электроды размещены по контуру
	-	0,45	0,40	0,34	0,27	0,22	0,20
	-	0,55	0,48	0,40	0,32	0,29	0,27
	-	0,70	0,64	0,56	0,45	0,39	0,36

Рассчитываем эквивалентное сопротивление растеканию тока

группового заземлителя

Величину эквивалентного сопротивления определим по формуле:

, где

R_в, R_г –сопротивления соответственно вертикального стержня и горизонтальной полосыОм;

η_в, η_u – коэффициенты использования соответственно вертикальных стержней и горизонтальной полосы, Ом;

n- количество вертикальных стержней.

Если полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя удовлетворяет условию: R_гр ≤ R_и, расчёт можно полагать выполненным. Если же R_грбольше или значительно меньше требуемого (на ≈ 20%), то в предварительную схему заземляющего устройства следует внести поправки, заключающиеся в:

- изменении количества вертикальных стержней;

- изменении конфигурации заземляющего устройства;

- произведении повторного расчёта., начиная с п.п. 2.2.

Контрольные вопросы для подготовки к коллоквиуму и зачёту

1. Что такое заземление и его предназначение.

2. Дайте характеристику понятиям «зазеиление» и «зануление»

3. Защитное заземление области его применения. и принцип действия.

4. Рабочее заземление и области его применения.

5. В каких электроустановказ защитное заземление является обязательным.

6. Какие Вы знаете типы заземляющих устройств.

7. Характеристика естественных и искусственных заземлителей.

8. Каким образом и с какой целью соединяются между собой вертикальные заземлители.

9. Как располагаются заземлители в выносных и контурных заземляющих устройствах.

10 Можно ли подвергать поверхностной обработке стержни заземления.

11 Каких стержней (длинных или коротких) нужно больше для устройства заземления.

12 Каким образом осуществляется учёт изменения сопротивления грунта в эимнее и летнее время.

13 С какой целью в заземляющих устройствах используют выравнивающие проводники.

14 Каки основные требования должны соблюдаться при устройствах заземления.

15 Каким образом определяется величина сопротивления естественных заземлителей.

16 При каком минимальном расстоянии между собой одиночные заземлители не оказывают влияния друг на друга.

17 Почему при контурном заземлении одиночные заземлители располагают на небольшом расстоянии (25-3м) друг от друга.

18 Физический смысл коэффициента использования заземлителя.

19 Материалы, используемые для заземлителей.

20 Порядок расчёта защитного заземления.

21 Как зависит сопротивление заземлителя растеканию тока от его положения.

22 Почему сопротивление горизонтального стержня резко убывает при малых глубинах, а сопротивление вертикального стержня меняется незначительно.

23 Чем объясняется различие сопротивлений вертикального и горизонтального стержней при одинаковой глубине погружения.

24 Какие стержни наиболее целесообразно использовать в конструкциях рабочего заземления.

25 Как соотносятся сопротивления одного вертикального стержня длиной l и двух вертикальных стержней длиной l /2

26 Как зависит сопротивление вертикального стержня от глубины погружения.

27 Как зависит сопротивление горизонтального стержня от глубины погружения.

28 Почему земля имеет различное сопротивление на разной глубине.

29 Как влияет на сопротивление заземления расстояние между вертикальными и горизонтальными стержнями.

30 С какой целью производят нормирование значений сопротивления заземляющего

---

Дата добавления: 2015-07-20