Расчет заземляющих устройств

Выбор параметров заземлителя производится с учетом ограничений длин сторон контура и расстояния между вертикальными заземлителями:

Ъшп ^ L₂< L_2mia; /_в<я<3/_в

(16.5)

Глава 16. Защитные меры электробезопасности и заземление

где Z„ L₂ - длины сторон контура, принятые в расчете; L_lmm, L_2mm, L_lmax, Z_2max — минимально и максимально допустимые длины первой и второй сторон контура; /_в — длина вертикального электрода; а — расстояние между верти­кальными электродами;.

Заземлитель может быть простым и сложным. Простой заземлитель выполняется в виде замкнутого контура или полосы с вертикальными зазем-лителями. Расчет простых заземлителей ведется методом коэффициента ис­пользования.

Сложный заземлитель выполняется в виде замкнутого контура с вер­тикальными электродами и сеткой продольных и поперечных заземляющих проводников. Метод расчета допускает замену сложного заземлителя с при­мерно регулярным размещением электродов квадратной расчетной моделью при условии равенства площадей размещения заземлителя £,, общей длины L_r горизонтальных полос и глубины их заложения /, числа п и длины /_в верти­кальных заземлителей.

В качестве расчетной можно принять двухслойную модель неоднородной земли с удельным сопротивлением слоев — верхнего р,, толщиной А,, и ни­жнего р₂. Предусматривается расчет естественных заземлителей — подводя­щих ЛЭП ГПП и железобетонных фундаментов здания, внутри или вблизи которого располагаются заземляемые электроустановки.

Проверка возможности использования железобетонных фундаментов зда­ний в качестве заземлителей вызвана необходимостью использования их в этом качестве без сооружения искусственных заземлителей. Для электроуста­новки напряжением выше 1 кВ с глухозаземленной нейтралью

Js^kfo, (16.6)

где S — площадь, ограниченная периметром здания, м²; р_э — удельное экви­валентное электрическое сопротивление земли, Омм; к — коэффициент, Ом^-1 (к = 1 при р_э < 5-10²; к = 500/р_э при 5-10² < р_э < 5-Ю³, к = 0,1 при р_э > 5-Ю³). Для электроустановки напряжением выше 1 кВ с изолированной нейтра­лью

■Js>pjk, (16.7)

где /— расчетный ток короткого замыкания на землю, кА; к = 4х10-В"' — для заземляющих устройств, одновременно используемых для электроустановок напряжением до 1 кВ; к = 2х10-В^_| — для заземляющих устройств, только для электроустановок напряжением выше 1 кВ. Для электроустановки напряжением до 1 кВ

S> S₀, те-? — ^гштмчргкий пепиметп оппелеляемый по справочным данным.

16.2. Заземляющие устройства

Расчет удельного эквивалентного электрического сопротивления земли (грунта) производится по формуле

p^ftfl-e-^^Vftfl-e-Р^Ч

(16.8)

где р,, р₂ — удельное электрическое сопротивление верхнего и нижнего сло­ев земли, Ом-м (табл 16.2); h_] — толщина верхнего слоя земли (м); а, (3 — ко­эффициенты: а = 3,6 и Р = 0,1 при р, > р₂; а = 1,1 и р = 0,3 при р, < р₂.

При расчете заземляющего устройства для главной понизительной под­станции учитывается сопротивление системы трос—опора как естественный заземлитель.

Простые заземлители используются в основном для установок напряжени­ем до 1 кВ и 6—35 кВ с изолированной нейтралью. Часто применяют зазем­литель из вертикальных электродов диаметром 16 мм, соединенных полосой 40x4 мм.

Сопротивление вертикального электрода, находящегося в двухслойной земле (или в однородной, но с учетом промерзания или высыхания верхнего слоя), определяют по формуле

0,366

2L

In

+ -In—¹----

2 Ц-l.

(А/₁/р₁)+(А/₂/р₂)

(16.9)

где /_в — длина электрода, м; d — внешний диаметр электродов, м; t_x — глуби­на заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины элект­рода, м; А/,, А/₂ — части электродов, находящиеся в верхнем и нижнем слоях земли, м; р_р р₂ — удельные сопротивления соответственно верхнего и нижне­го слоев земли, Ом-м.

Формула справедлива для стержней электродов из круглой стали или труб. При применении уголка для вертикальных электродов в качестве диаметра

Таблица 16.2. Удельное сопротивление грунтов

Наименование грунта

Глина (слой 7-10 мм, далее скала, гравий)

Глина каменистая (слой 1-3 м, далее гравий)

Земля садовая

Известняк

Лесс

Мергель

Песок

Песок крупнозернистый с валунами

4000 100 300 20 30 50 3 50 100

р, Ом м Наименование грунта р, Ом-м

	Скала
	Суглинок
	Супесок
	Торф
	Чернозем
	Вода:
	грунтовая
	морская
	прудовая
	речная

Глава 16. Защитные меры электробезопасности и заземление

подставляют эквивалентный диаметр уголка d_y3 = 0,956 (b — ширина сторон уголка).

Ориентировочное число вертикальных заземлителей п при предварительно принятом коэффициенте использования К_н и необходимом суммарном сопро­тивлении R^ из вертикальных электродов:

п = г_в/(К_ИЛ_в).

(16.10)

Коэффициенты использования вертикальных заземлителей в случае распо­ложения их в ряд приведены в табл. 16.3. Для случая размещения их по конту­ру и для другой конфигурации имеются соответствующие справочные таблицы.

Сопротивление растеканию горизонтального полосового электрода опреде­ляют по формуле

0,366р, 2/²
г. =------- -In-—

г Ы

(16.11)

где / — длина полосы, м; Ь — ширина полосы, м; / — глубина заложения, м. Сопротивление горизонтального полосового электрода, соединяющего вер­тикальные (в контуре)

Л_г = г_г/Г]_г, n_r = R_r/R_r,

(16.12)

где Т)_г — коэффициент использования горизонтальных заземлителей, опреде­ляемый по справочным данным или интерполированием табличных данных (в частности, можно использовать данные табл. 16.3 с увеличением значений К_И на 10—20 %); R_r — необходимое сопротивление горизонтальных электродов. Сопротивление заземлителя

Я,=

R.+R.

(16.13)

Таблица 16.3. Коэффициенты использования вертикальных электродов Кк при расположе­нии их в ряд

		К для отношений а/1*
Число электродов, шт.
	0,84	0,9	0,93
	0,76	0,85	0,9
	0,67	0,79	0,85
	0,56	0,72	0,79
	0,51	0,66	0,76
	0,47	0,65	0,74

* Отношение расстояния между вертикальными электродами к их длине.

16.3. Расчет молниезащитных устройств зданий и сооружений

Необходимое сопротивление вертикальных электродов уточняют с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов и число верти­кальных электродов.

Для установок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью заземляющие проводники проверяют на термическую стойкость (см. гл. 10).

Стоимость монтажа заземляющего устройства рассчитывают по формуле

С= Сп + С L + (КС + С)К VL,

^v' ~в ^п'-' V с^раз зас' нак з '

где С_в, С_п — удельные стоимости монтажа вертикального электрода и соеди­нительной полосы; К_с — поправочный коэффициент на разработку грунта; С_раз — затраты на разработку грунта; С_зас — затраты на засыпку грунта; К_нж — коэффициент накладных расходов; К_з — объем земляных работ, приходящих­ся на 1 м траншеи (К, = 0,35 м³ при глубине 0,7 и ширине 0,5 м); L — общая длина соединительной полосы, м.

Дата добавления: 2015-07-17